Математика матричных расширений: как происходит умножение матриц на примере T-Head Matrix Extension

Привет, Хабр! Я Андрей Соколов, инженер-программист в группе разработки математических библиотек. Месяц назад моя коллега Валерия запустила цикл статей про матричные расширения, ускоряющие операции над матрицами. Вы уже смогли узнать, что они делают и какие существуют, какие из них разрабатываются для открытой архитектуры RISC-V.

В заключительной статье цикла разберем пример использования матричного расширения T-Head под RISC-V для реализации алгоритма матричного умножения. Сначала кратко рассмотрим наивную скалярную реализацию и блочный вариант алгоритма. Затем реализуем аналогичный вариант с использованием матричного расширения — как для квадратных матриц, так и матриц произвольного размера. Второй случай интересен тем, что возникает необходимость обработки так называемых «хвостов» — блоков неправильной конфигурации. В заключение немного расскажу, какие идеи можно использовать для дальнейшей оптимизации матричного умножения, и поделюсь полезными ссылками.

Статья не показывает пошаговую оптимизацию умножения матриц для достижения максимума FLOPS и не учит, как писать вычислительные ядра на ассемблере. Она демонстрирует использование матричного расширения и основные идеи оптимизации матричного умножения. Постарался описать все простыми словами, с иллюстрациями и небольшими вставками кода.