在汇编中将无符号字符转换为浮点数（为浮点向量计算做准备）

Posted 2023-02-16

【中文标题】在汇编中将无符号字符转换为浮点数（为浮点向量计算做准备）

【英文标题】：Converting unsigned chars to float in assembly (to prepare for float vector calculations)

【发布时间】：2010-10-21 21:11:20

【问题描述】：

我正在尝试使用 SSE2 优化功能。我想知道我是否可以比这种方式更好地为我的汇编代码准备数据。我的源数据是一堆来自 pSrcData 的无符号字符。我将它复制到这个浮点数数组中，因为我的计算需要在浮点数中进行。

unsigned char *pSrcData = GetSourceDataPointer();

__declspec(align(16)) float vVectX[4];

vVectX[0] = (float)pSrcData[0];
vVectX[1] = (float)pSrcData[2];
vVectX[2] = (float)pSrcData[4];
vVectX[3] = (float)pSrcData[6];

__asm 

     movaps xmm0, [vVectX]
     [...]  // do some floating point calculations on float vectors using addps, mulps, etc

我有没有更快的方法将 pSrcData 的每个其他字节转换为浮点数并将其存储到 vVectX 中？

谢谢！

【参考方案1】：

(1) 使用掩码将奇数字节清零 (PAND)

(2) 从 16 位解包到 32 位（PUNPCKLWD 带零向量）

(3) 将 32 位整数转换为浮点数 (CVTDQ2PS)

三个指令。

【参考方案2】：

我意识到超级老线程，但我自己正在寻找代码来做到这一点。这是我的解决方案，我认为更简单：

#include <immintrin.h>
#include <stdint.h>

#ifdef __AVX__
// Modified from http://***.com/questions/16031149/speedup-a-short-to-float-cast
// Convert unsigned 8 bit integer to  float. Length must be multiple of 8
int  avxu8tof32(uint8_t *src, float *dest, int length) 
  int i;

  for (i=0; i<length; i+= 8) 

    //  Load 8 8-bit int into the low half of a 128 register
    __m128i v = _mm_loadl_epi64 ((__m128i const*)(src+i));

    //  Convert to 32-bit integers
    __m256i v32 = _mm256_cvtepu8_epi32(v);

    //  Convert to float
    __m256 vf = _mm256_cvtepi32_ps (v32);

    //  Store
    _mm256_store_ps(dest + i,vf);
  
  return(0);

#endif

然而，基准测试表明它并不比在 C 中循环遍历数组更快，并且启用了编译器优化。也许这种方法作为一堆 AVX 计算的初始阶段会更有用。

【讨论】：

OP 只希望每个 other uint8_t 为 float。对于 AVX2，最好的方法可能是 __m128i _mm_and_si128 然后是 _mm256_cvtepu16_epi32。或者，如果您稍后要打包回uint8_t，也许是一个 256b and，然后在转换为 FP 之前在通道内解压缩 lo/hi（反对零）从 16b 到 32b 整数元素。这样可以避免任何跨车道洗牌（如vpmovzx ymm），并且将避免需要反向洗牌再次打包。

是的，您希望在手动矢量化之前立即执行此操作。编译器可以自动矢量化简单的复制+转换循环。

谢谢彼得 - 我完全错过了