c++ - 使用 SSE 进行比较和提取

Question

使用 SSE 指令对两个整数寄存器进行成对比较和提取相等元素的最佳方法是什么？例如，如果a = [6 4 7 2]and b = [2 4 9 2]（每个寄存器包含四个 32 位整数），结果应该是[4 2 x x]. 这个问题的另一种形式是如何获得相等元素的二进制掩码..0101b(

Answer 1

不可能用一条指令提取和移动相等的元素。但是可以通过以下方式轻松实现相等元素的掩码pcmpeqd：

__m128i zero = _mm_set1_epi32(0);
__m128i a = _mm_set_epi32(6, 4, 7, 2);
__m128i b = _mm_set_epi32(2, 4, 9, 2);

__m128i mask = _mm_cmp_epi32(a, b);     // mask is now 0, -1, 0, -1
mask = _mm_sub_epi32(zero, mask);       // mask is now 0,  1, 0,  1

编辑：如果你想要一个带有随机常量的查找表的索引，你需要额外的操作。像

static const __m128i zero = _mm_set1_epi32(0);
static const __m128i bits = _mm_set_epi32(1,2,4,8);

__m128i a = _mm_set_epi32(6, 4, 7, 2);
__m128i b = _mm_set_epi32(2, 4, 9, 2);

__m128i bitvector = _mm_and_si128(bits, _mm_cmp_epi32(a, b));
bitvector = _mm_hadd_epi32(bitvector, bitvector);
bitvector = _mm_hadd_epi32(bitvector, bitvector);
// now a index from 0...15 is the the low 32 bit of bitvector

可能有比使用查找表计算 shuffle 更好的算法，可能直接使用 De Bruijn 乘法计算 shuffle。OTOH，如果要比较的整数超过 4 个，则额外的 4 个整数只会以额外的 1 个整数为代价phaddd。

Answer 2

我可能会使用drhirsch提议的变体：

int index = _mm_movemask_ps((__m128)_mm_cmp_epi32(a, b));

这为您提供了相同的索引，可用于仅使用两个操作查找 shuffle 掩码。