08 -【cmu15-721】【高级数据库系统】【卡内基梅隆大学】【中英字幕】

1. 本课将重点讨论矢量化查询执行。

2. SIMD（单指令多数据）是一种利用硬件并行性的技术，可以在同一指令中同时处理多个数据。

3. SIMD指令集在x86架构中有多个变种，其中AVX512是最新的扩展，具有更宽的寄存器和更多的指令。

4. SIMD的使用可以带来巨大的性能提升，但需要手动编写代码来利用它，并且对数据对齐和数据类型有一些限制。

5. SIMD的应用范围包括扫描、哈希表查找、直方图等数据库算法。

6. 在选择性扫描中，我们可以使用掩码向量来确定哪些元组满足谓词条件，以便将它们连续地放入输出向量中。

7. 在向量化操作中，我们需要避免使用分支语句，因为SIMD指令集中没有条件判断指令。

8. 向量化操作可以显著提高性能，但在饱和内存带宽时性能提升有限。

9. 在向量化聚合查询中，需要注意处理无效元组的问题，以充分利用SIMD并行性。

10. 在数据库系统中，可以利用向量化技术来优化常见操作，如选择扫描、哈希表和分区直方图。

11. 介绍了一种称为lax operator fusion的方法，它可以在流水线中引入阶段，以便在决定是否继续进行或返回获取更多元组时进行决策。

12. 引入人工缓冲区可以在SIMD停止时存储更多的SIMD向量和指令，并在缓冲区满时继续进行下一个阶段。

13. 在流水线中引入多个人工缓冲区可以提高性能，但需要注意缓冲区的位置选择，以避免过早返回或处理时间过长导致缓存未命中。

14. SIMD和预取技术可以提高性能，但并非在所有情况下都有效，需要根据具体情况进行权衡和选择。

15. 使用散射和聚集操作可以实现直方图的增量计数，并通过将不同寄存器的结果合并来实现水平向量化和最终输出。

16. 使用基数指令来进行哈希操作，可以将大量的键值对压缩成较小的向量。

17. AVX-512指令集并不总是比AVX-2更快，有时甚至会导致性能下降。

18. 使用AVX-512指令集可能会导致CPU降频，以避免过热。

19. 合理使用向量化技术和并行处理可以显著提高数据库系统的性能。

20. 下节课将介绍查询编译和潜在的项目三主题。