13

我有n（8 位）字符串，它们都具有相同的长度（例如m），以及另一个s长度相同的字符串。s我需要计算到其他每个字符串的汉明距离。在纯 C 中，类似：

unsigned char strings[n][m];
unsigned char s[m];
int distances[n];

for(i=0; i<n; i++) {
  int distances[i] = 0;
  for(j=0; j<m; j++) {
    if(strings[i][j] != s[j])
      distances[i]++;
  }
}

我想将 SIMD 指令与 gcc 一起使用来更有效地执行此类计算。我已经读到PcmpIstrISSE 4.2 中可能很有用，并且我的目标计算机支持该指令集，所以我更喜欢使用 SSE 4.2 的解决方案。

编辑：

我编写了以下函数来计算两个字符串之间的汉明距离：

static inline int popcnt128(__m128i n) {
  const __m128i n_hi = _mm_unpackhi_epi64(n, n);
  return _mm_popcnt_u64(_mm_cvtsi128_si64(n)) + _mm_popcnt_u64(_mm_cvtsi128_si64(n_hi));
}

int HammingDist(const unsigned char *p1, unsigned const char *p2, const int len) {
#define MODE (_SIDD_UBYTE_OPS | _SIDD_CMP_EQUAL_EACH | _SIDD_BIT_MASK | _SIDD_NEGATIVE_POLARITY)
  __m128i smm1 = _mm_loadu_si128 ((__m128i*) p1);
  __m128i smm2 = _mm_loadu_si128 ((__m128i*) p2);
  __m128i ResultMask;

  int iters = len / 16;
  int diffs = 0;
  int i;

  for(i=0; i<iters; i++) {
    ResultMask = _mm_cmpestrm (smm1,16,smm2,16,MODE); 

    diffs += popcnt128(ResultMask);
    p1 = p1+16;
    p2 = p2+16;
    smm1 = _mm_loadu_si128 ((__m128i*)p1);
    smm2 =_mm_loadu_si128 ((__m128i*)p2);
  }

  int mod = len % 16;
  if(mod>0) {
     ResultMask = _mm_cmpestrm (smm1,mod,smm2,mod,MODE); 
     diffs += popcnt128(ResultMask);
  }

  return diffs;
}

所以我可以通过以下方式解决我的问题：

for(i=0; i<n; i++) {
  int distances[i] = HammingDist(s, strings[i], m);
}

这是我能做的最好的还是我可以使用比较的字符串之一总是相同的事实？此外，我是否应该对阵列进行一些对齐以提高性能？

另一个尝试

根据 Harold 的建议，我编写了以下代码：

void _SSE_hammingDistances(const ByteP str, const ByteP strings, int *ds, const int n, const int m) {
    int iters = m / 16;

    __m128i *smm1, *smm2, diffs;

    for(int j=0; j<n; j++) {
        smm1 = (__m128i*)  str;
        smm2 = (__m128i*)  &strings[j*(m+1)]; // m+1, as strings are '\0' terminated

        diffs =  _mm_setzero_si128();

        for (int i = 0; i < iters; i++) {
            diffs = _mm_add_epi8(diffs, _mm_cmpeq_epi8(*smm1, *smm2));
            smm1 += 1;
            smm2 += 1;
        }

        int s = m;
        signed char *ptr = (signed char *) &diffs;
        for(int p=0; p<16; p++) {
            s += *ptr;
            ptr++;
        }

        *ds = s;
        ds++;
    }
}

但我无法__m128i使用psadbw. 任何人都可以帮我吗？

4

1 回答 1

3

这是您最新例程的改进版本，它使用PSADBW( _mm_sad_epu8) 来消除标量代码：

void hammingDistances_SSE(const uint8_t * str, const uint8_t * strings, int * const ds, const int n, const int m)
{
    const int iters = m / 16;

    const __m128i smm1 = _mm_loadu_si128((__m128i*)str);

    assert((m & 15) == 0);      // m must be a multiple of 16

    for (int j = 0; j < n; j++)
    {
        __m128i smm2 = _mm_loadu_si128((__m128i*)&strings[j*(m+1)]); // m+1, as strings are '\0' terminated

        __m128i diffs = _mm_setzero_si128();

        for (int i = 0; i < iters; i++)
        {
            diffs = _mm_sub_epi8(diffs, _mm_cmpeq_epi8(smm1, smm2));
        }

        diffs = _mm_sad_epu8(diffs, _mm_setzero_si128());
        ds[j] = m - (_mm_extract_epi16(diffs, 0) + _mm_extract_epi16(diffs, 4));
    }
}
于 2015-10-19T08:16:54.083 回答