SSE2 直接测试 xmm 位掩码而不使用“pmovmskb”

Posted 2023-02-16

【中文标题】SSE2 直接测试 xmm 位掩码而不使用“pmovmskb”

【英文标题】：SSE2 test xmm bitmask directly without using 'pmovmskb'

【发布时间】：2020-02-28 07:01:14

【问题描述】：

考虑我们有这个：

....
pxor            xmm1, xmm1
movdqu          xmm0, [reax]
pcmpeqb         xmm0, xmm1
pmovmskb        eax,  xmm0
test            ax , ax
jz              .zero
...

有什么办法不使用'pmovmskb'并直接从xmm0测试位掩码（检查它是否为零）？ 此操作是否有任何 SSE 指令？

事实上，我正在搜索类似 'ptest xmm0, xmm0' 的操作，但在 SSE2 中...而不是 SSE4

【问题讨论】：

请注意，由于pcmpeqb 在相等时将字段设置为0xff，因此您需要cmp ax, 0xffff 或cmp eax, 0xffff 而不是test ax, ax。

我已经投票结束这个问题，因为“需要更清楚”，因为不清楚您是否要检查 xmm0 中的任何字节是否为零，或者它们是否全部为零。请澄清这一点，我将撤回我的投票。

您的代码正在检查xmm0 中是否有任何非零字节，而不是xmm0 是否全为零。你能澄清一下这是否是你想要的吗？也许还说那个测试的上下文是什么？ （它真的很关键还是你在​​进行微优化？）

如果您确实在寻找类似ptest 指令的东西，那么您拥有的序列已经是最佳选择（在您使用cmp eax, 0xffff 而不是test ax, ax 之后）。这已经被问过很多次了。此外，如果您希望其他人注意到您更改了某些内容，请在评论中注明您要回复的人的 @-mention。

如果您想检查内存中的 128 个连续位是否全为零，您最好使用mov rdx, [rax]; or rdx, [rax+8]; je .zero; 之类的东西。但如上所述，您需要展示更多关于您实际想要实现的内容...

【参考方案1】：

通常不值得在 pcmpeqb 结果上使用 SSE4.1 ptest xmm0,xmm0，尤其是在您进行分支时。

pmovmskb 是 1 uop，cmp 或 test 可以与 jnz 宏融合到 Intel 和 AMD CPU 上的另一个单个 uop。 使用 pmovmsk + test/jcc 对 pcmpeqb 结果进行分支总共需要 2 个微指令

但是ptest 是 2 微指令，它的第 2 微指令 不能 与下面的分支进行宏融合。 在带有ptest + jcc 的向量上分支总共需要 3 微指令。

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当您可以直接使用 ptest 而不需要 pcmp 时，这是收支平衡的，例如测试整个向量中的任何/所有位（或使用掩码，一些位）。如果您将其用于 cmov 或 setcc 而不是分支，则实际上是一种胜利。即使微指令数量相同，这也是代码大小的胜利。

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您可以分摊检查多个向量。 例如por 一些向量在一起，然后检查所有字节是否为零。或者pminub 一些向量在一起，然后检查 any 零。 （像 strlen 和 strchr 这样的 glibc 字符串函数使用这个技巧来并行检查整个缓存行的向量，然后在离开循环后对它的来源进行排序。）

您可以组合 pcmpeq 结果而不是原始输入，例如对于memchr。在这种情况下，您可以使用 pand 而不是 pminub 在 any 输入为零的元素中获取零。一些 CPU 在比 pminub 更多的端口上运行 pand，因此向量 ALU 的竞争更少。

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还要注意 pmovmskb 零扩展为 EAX；你可以test eax,eax 而不是浪费一个前缀字节来只测试 AX。

【讨论】：

一个关于'test eax,eax'的问题......所以你告诉我如果我们处于长模式（64位），最好这样做'test rax,rax ' ?

@ELHASKSERVERS No. test rax, rax 需要一个前缀字节（正如您在之前的一个问题中已经注意到的那样），而 test eax, eax 不需要。

@ELHASKSERVERS：长模式下的默认操作数大小为 32 位。当您可以选择节省代码大小时使用它（即当它不需要任何额外的指令时），出于同样的原因，您可以使用 xor eax,eax

将 64 位寄存器归零

【参考方案2】：

使用ptest:

ptest xmm0, xmm0
jz .zero

ptest a, b 如果a ∧ b 为零，则设置 ZF，如果 a ∧ ¬ b 为零，则设置 CF。

但请注意，ptest 需要 SSE 4.1。

否则，我想你的方法是as good as it gets。

【讨论】：

在 SSE2 中还有其他方法吗？

@ELHASKSERVERS 据我所知，没有一个比你已经拥有的更好。有关详细信息，请参阅链接的问题。

@ELHASKSERVERS 另见this answer。

@fuz 链接的问题检查全零。上面的问题检查所有字节是否非零。使用ptest（在pcmpeqb之后）似乎是最有效的方法（如果有的话）。

@chtz 我想 OPs 代码是错误的，因为下面的文字清楚地表明他想检查寄存器是否全为零。