用于比较 (_mm_cmpeq_ps) 和赋值操作的 SSE 内在函数

Posted 2023-02-16

【中文标题】用于比较 (_mm_cmpeq_ps) 和赋值操作的 SSE 内在函数

【英文标题】：SSE intrinsics for comparison (_mm_cmpeq_ps) and assignment operation

【发布时间】：2011-11-04 03:56:59

【问题描述】：

我已经开始使用 SSE 优化我的代码。本质上，它是一个光线追踪器，通过将坐标存储在 __m128 数据类型 x、y、z 中来一次处理 4 条光线（四条光线的坐标按轴分组）。但是，我有一个分支语句可以防止被零除，我似乎无法转换为 SSE。在串行是：

const float d = wZ == -1.0f ? 1.0f/( 1.0f-wZ) : 1.0f/(1.0f+wZ);

其中 wZ 是 z 坐标，需要对所有四条射线进行此计算。

我怎样才能把它翻译成 SSE？

我一直在尝试使用 SSE equals 比较，如下所示（现在 wz 属于 __m128 数据类型，其中包含四个射线中每一个的 z 值）：

_mm_cmpeq_ps(_mm_set1_ps(-1.0f) , wZ )

然后用它来识别wZ[x] = -1.0的情况，取这种情况的绝对值，然后照常继续计算。

但是我在这方面的努力并没有取得太大的成功。

【问题讨论】：

除以零有什么问题？

除了明显的问题外，它会通过在 Nz = -1 处为算法的其余部分创建不一致来破坏结果。

【参考方案1】：

这是一个相当简单的解决方案，它只是使用 SSE 实现标量代码，无需任何进一步优化。它可能会变得更有效率，例如通过利用当 wZ = -1.0 时结果为 0.5 的事实，或者甚至可以只进行除法，然后在事后将 INFs 转换为 0.5。

对于 SSE4 与 pre-SSE4 相比，我有 #ifdefd，因为 SSE4 有一个“混合”指令，它可能比另外三个需要屏蔽和选择值的 pre-SSE4 指令更有效。

#include <emmintrin.h>
#ifdef __SSE4_1__
#include <smmintrin.h>
#endif

#include <stdio.h>

int main(void)

    const __m128 vk1 = _mm_set1_ps(1.0f);       // useful constants
    const __m128 vk0 = _mm_set1_ps(0.0f);

    __m128 wZ, d, d0, d1, vcmp;
#ifndef __SSE4_1__  // pre-SSE4 implementation
    __m128 d0_masked, d1_masked;
#endif

    wZ = _mm_set_ps(-1.0f, 0.0f, 1.0f, 2.0f);   // test inputs

    d0 = _mm_add_ps(vk1, wZ);                   // d0 = 1.0 - wZ
    d1 = _mm_sub_ps(vk1, wZ);                   // d1 = 1.0 + wZ
    vcmp = _mm_cmpneq_ps(d1, vk0);              // test for d1 != 0.0, i.e. wZ != -1.0
#ifdef __SSE4_1__   // SSE4 implementation
    d = _mm_blendv_ps(d0, d1, vcmp);
#else               // pre-SSE4 implementation
    d0_masked = _mm_andnot_ps(vcmp, d0);
    d1_masked = _mm_and_ps(vcmp, d1);
    d = _mm_or_ps(d0_masked, d1_masked);       // d = wZ == -1.0 ? 1.0 / (1.0 - wZ) : 1.0 / (1.0 + wZ)
#endif
   d = _mm_div_ps(vk1, d);

   printf("wZ = %vf\n", wZ);
   printf("d = %vf\n", d);

   return 0;

【讨论】：

正是我所追求的。我需要阅读一些操作才能完全理解代码，但我会生成正确的结果。出于好奇，是否可以在 SSE 中轻松识别并替换 inf 或 nan（1/0 的计算结果）？

我没有尝试过，但我认为当v 是INF 或NaN 时，_mm_cmpeq_ps(v, v) 将返回 false -如果我有时间，我稍后可能会尝试使用此方法的另一种解决方案...

我尝试了@PaulR 的建议，使用_mm_cmpeq_ps(v, v) 作为位掩码过滤掉INF/NaN，它似乎工作正常。

它可以识别 INF 或 NaN。要区分这两者，您可以将绝对值与 _mm_set1_ps(__builtin_inff()) 或在 Windows 上比较 _mm_set1_ps(HUGE_VALF)