c - 与 SSE 的 128 位哈希比较

Question

在我当前的项目中，我必须比较 128 位值（实际上是 md5 哈希），我认为可以通过使用 SSE 指令来加速比较。我的问题是我无法找到关于 SSE 说明的好的文档；我正在寻找一个 128 位整数比较指令，让我知道一个散列是否更大、更小或等于另一个。这样的指令存在吗？

PS：目标机器是带有SSE2指令的x86_64服务器；我也对同一工作的 NEON 指令感兴趣。

Answer 1

SSE 或 NEON 指令集中没有 128 位整数比较指令。

SSE4.1 添加了向量 64 位整数比较：PCMPEQQ 和 PCMPGTQ，但由于它们的实现方式，将它们中的两个组合成 128 位比较并不简单。

在 x86_64 上完成 128 位比较的首选方法是在高位字上使用 64 位比较，然后仅在高位字比较相等时对低位字进行额外的 64 位比较：

    cmp {ahi}, {bhi}
    jne  0f
    cmp {alo}, {blo}
0:  // flags are now set as though a comparison of unsigned 128-bit values
    // was performed; signed comparisons are a bit different.

在 ARM 上，通常的习惯用法是逐字进行条件比较的序列，以根据需要设置标志。

Answer 2

a实际上，两个值的128 位比较b可以使用 SSE 4.1 与两条指令和一个备用寄存器之前设置为零。

在 x86 程序集中，使用旧版 128 位 SSE：

    pxor    %xmm2, %xmm2     # set xmm2 to zero. Should be moved out of the loop.

    # compare %xmm0 to %xmm1 for equality
    pxor    %xmm0, %xmm1     # xmm1 is zero if both operands are equal
    ptest   %xmm2, %xmm1     # test not(xmm2) and xmm1. If any bit in xmm1 is set
    jc      equal            # the carry flag is cleared.
not_equal:
    ...        
equal:

首选在 C 中使用内部函数，因为它们将自动受益于 AVX 3 操作数语法，这实际上节省了大量的 SSE 寄存器移动。

static const __m128i zero = {0};

inline bool compare128(__m128i a, __m128i b) {
    __m128i c = _mm_xor_si128(a, b);
    return _mm_testc_si128(zero, c);
}

这编译成与上面类似的东西，特别是 bool 临时被折叠并直接使用进位标志。

Answer 3

PCMPGT 不会比较整个 128 位，它总是使用较小的单元并产生单独的结果。此外，它适用于有符号值，这使事情进一步复杂化。

如果您在 64 位模式下运行，我认为使用两个本机 64 位减法或比较会最快。

不知道为什么找不到文档，全部都在intel 指令集参考中。