在子字节上使用 SSE 进行位操作？

Posted 2023-02-16

【中文标题】在子字节上使用 SSE 进行位操作？

【英文标题】：Bit manipulations with SSE on subbytes?

【发布时间】：2011-07-12 20:04:00

【问题描述】：

是否可以使用 SSE 对非字节对齐的数据进行位操作？例如，我想使用 SSE 来实现：

const char buf[8];
assert(n <= 8);
long rv = 0;
for (int i = 0; i < n; i++)
    rv = (rv << 6) | (buf[i] & 0x3f);

相反，我想将 buf 加载到 xmm 寄存器中并使用 SSE 指令来避免循环。不幸的是，移位操作（例如 PSLLW）将每个压缩整数移位 same 数量，所以我不能在这里使用它。使用乘法 (PMULLW) 来模拟班次似乎也不对...

查看 SSE 文档，似乎一般来说位操作并没有得到特别好的支持。这是真的？或者有没有使用 SSE 的不错的位操作示例？

【参考方案1】：

我不确定 SSE 指令是否有助于减少实现代码在此处执行的操作所需的操作数量；如果有人知道，我也会很好奇。让我们稍微分解一下代码。

代码是一个递归移位/或序列，这意味着你取最低 6 位，将它们左移 6 位，或者接下来的 6 位，再次移位，依此类推。

因此，您将一个 8 位值数组转换为一个 6 位值的压缩数组，您将事物从 64 位缩小到 48 位。喜欢：

|76543210|76543210|76543210|76543210|76543210|76543210|76543210|76543210| |-----------------|54321054|32105432|10543210|54321054|32105432|10543210|

因此，您可以展开循环并将其编写如下：

/*
 * (buf[x] << 58)
 *   moves lowest six bits of a 64bit long into the highest bits, clears others
 *
 * >> (6 * x + 16)
 *   shifts the bits into the expected final position
 */
#define L(x) (((long)buf[x] << 58) >> (6 * x + 16))

long rv = L(0) | L(1) | L(2) | L(3) | L(4) | L(5) | L(6) | L(7);

如前所述，我不知道有什么 SSE 指令可以帮助进行这种打包（SSE 包执行四到字、字到短、短到字节）。

您可以在 SSE 寄存器中执行操作，但据我所知，不能减少获得最终结果所需的指令数量。

【参考方案2】：

您可以在 SSE 中执行很多按位运算。您可以只使用 _mm_and_si128、_mm_or_si128 并且有大量的移位操作。谷歌 _mm_slli_si128 找到完整列表。这些说明已添加到 SSE2，因此可以广泛使用。

【讨论】：

我发现Intel's Intrinsic Guide 对查找 SSE 指令特别有用。不幸的是，即使有许多移位指令，它们都采用固定的移位量（即，不能以不同的方式移位每个压缩整数）......

您将能够在 2013 年使用 AVX 2.0 做到这一点，但在那之前您运气不佳。

是的，SSE 在某些操作方面非常糟糕。只需使用整数乘法即可获得相同的结果。

这里有_mm_sll_si128，取一个xmm寄存器和移位量。你想做的事都可以在上交所完成。

@drhirsh，如果我理解正确的话，这也会将每个打包整数移动 same 的数量，所以它在这里没有用......