SimdMath

Full name Microsoft.VisualBasic.Math.SIMD.SimdMath Assembly Microsoft.VisualBasic.Runtime Members 27

单目（逐元素一元）向量化的数学函数。

00 Remarks

设计说明：只有存在对应硬件指令的运算才会被向量化。 SimdMath.Sqrt()/SimdMath.Abs()/SimdMath.Negate()/SimdMath.Square()/SimdMath.Clamp()/ SimdMath.Reciprocal() 都可以直接映射到 Vector 原语；而 SimdMath.Exp() 与 SimdMath.Log() 在主流 x86/ARM 处理器上没有逐元素硬件指令（仅 AVX-512 的 ER/PF 子集提供近似指令，且精度与可用性都不足以作为默认实现），因此这两个函数保持与 Math 完全一致的标量实现，以保证数值结果的确定性；对它们做“看似向量化”的多项式逼近会静默牺牲精度，这里不做这种取舍。

01 Syntax

Microsoft.VisualBasic.Math.SIMD.SimdMath

02 Methods

Name	Overloads	Summary
Abs	1	逐元素绝对值：out(i) = \|v(i)
Negate	1	逐元素取负：out(i) = -v(i)
Square	1	逐元素平方：out(i) = v(i) ^ 2
Sqrt	2	逐元素平方根（Double）。
Floor	2	逐元素向下取整（Double）：out(i) = Floor(v(i))
Ceiling	2	逐元素向上取整（Double）：out(i) = Ceiling(v(i))
Truncate	2	逐元素截断取整（Double）：out(i) = Truncate(v(i))
Sign	2	逐元素符号函数（Double）： out(i) = If(v(i) > 0, 1, If(v(i) < 0, -1, v(i)))
Reciprocal	2	逐元素倒数（Double）：out(i) = 1 / v(i)
Clamp	1	逐元素区间钳制：out(i) = Min(Max(v(i), min), max)
Pow	1	逐元素幂运算：out(i) = v1(i) ^ v2(i)
PowScalar	1	以固定指数求幂：out(i) = v(i) ^ exponent
Exp	2	逐元素自然指数：out(i) = Exp(v(i))
Log	3	逐元素以 base 为底的对数：out(i) = Log(v(i), base)。
Abs	1
Negate	1
Square	1
Clamp	1

03 Members

method Abs #

Abs``1(``0())

逐元素绝对值：out(i) = |v(i)|

method Negate #

Negate``1(``0())

逐元素取负：out(i) = -v(i)

method Square #

Square``1(``0())

逐元素平方：out(i) = v(i) ^ 2

method Sqrt #

Sqrt(Double())

逐元素平方根（Double）。

method Sqrt overload 2 #

Sqrt(Single())

逐元素平方根（Single）。

method Floor #

Floor(Double())

逐元素向下取整（Double）：out(i) = Floor(v(i))

Remarks

Vector.Floor 会由 JIT 映射到 SSE4.1 的 roundpd / AVX 的 vroundpd，或者 ARM64 的 frintm，语义与 Math.Floor() 完全一致。

method Floor overload 2 #

Floor(Single())

逐元素向下取整（Single）。

method Ceiling #

Ceiling(Double())

逐元素向上取整（Double）：out(i) = Ceiling(v(i))

method Ceiling overload 2 #

Ceiling(Single())

逐元素向上取整（Single）。

method Truncate #

Truncate(Double())

逐元素截断取整（Double）：out(i) = Truncate(v(i))

method Truncate overload 2 #

Truncate(Single())

逐元素截断取整（Single）。

method Sign #

Sign(Double())

逐元素符号函数（Double）： out(i) = If(v(i) > 0, 1, If(v(i) < 0, -1, v(i)))

Remarks

“既不大于零也不小于零”的通道直接输出原始值，因此 +0.0 / -0.0 与 Double 的返回值与 Math.Sign() 保持一致（NaN 输入得到 NaN，而不是被静默变成 0）。

method Sign overload 2 #

Sign(Single())

逐元素符号函数（Single）。

method Reciprocal #

Reciprocal(Double())

逐元素倒数（Double）：out(i) = 1 / v(i)

method Reciprocal overload 2 #

Reciprocal(Single())

逐元素倒数（Single）：out(i) = 1 / v(i)

method Clamp #

Clamp``1(``0(), ``0, ``0)

逐元素区间钳制：out(i) = Min(Max(v(i), min), max)

Remarks

这个函数是手写展开的（而不是复用 SimdMath.Unary()），以避免为了捕获 min / max 而产生闭包对象的堆分配。

method Pow #

Pow(Double(), Double())

逐元素幂运算：out(i) = v1(i) ^ v2(i)

Remarks

幂运算没有逐元素硬件指令（VB 的 ^ 会编译成 Math.Pow()），因此这里保持标量实现。当指数是编译期可知的常量时，请优先使用 SimdMath.PowScalar() —— 它能够把常见指数（2/3/4/0.5）特化为向量化的乘法与开方。

method PowScalar #

PowScalar(Double(), Double)

以固定指数求幂：out(i) = v(i) ^ exponent

Remarks

常见指数会被特化为向量化的乘法/开方：

0 → 常量 1
1 → 直接拷贝
2 → SimdMath.Square()
3 → v * v * v
4 → 连续两次 SimdMath.Square()
0.5 → SimdMath.Sqrt()

其余指数退回标量 ^（与 VB 运算符语义完全一致）。

method Exp #

Exp(Double())

逐元素自然指数：out(i) = Exp(v(i))

Remarks

保持与 Math.Exp() 逐位一致的标量实现，原因见类型备注（无可用硬件指令）。

method Exp overload 2 #

Exp(Single())

逐元素自然指数（Single）。

method Log overload 2 #

Log(Double())

逐元素自然对数：out(i) = Log(v(i))

Remarks

保持与 Math.Log() 逐位一致的标量实现。

method Log overload 3 #

Log(Single())

逐元素自然对数（Single）。

method Log #

Log(Double(), Double)

逐元素以 base 为底的对数：out(i) = Log(v(i), base)。

Remarks

等价于 Log(v(i)) / Log(base)，与 Math.Log() 的实现方式一致。其中除法部分可以向量化，对数的预算仍然是标量（无硬件指令）。

method Abs #

Abs(T())

method Negate #

Negate(T())

method Square #

Square(T())

method Clamp #

Clamp(T(), T, T)