MMX操作（加16bit没做）

Posted 2023-02-16

【中文标题】MMX操作（加16bit没做）

【英文标题】：MMX operation (add 16bit is not done)

【发布时间】：2011-06-29 11:29:19

【问题描述】：

我得到了一些包含无符号字符的向量，这些字符代表帧中的像素。 我让这个功能在没有 MMX 改进的情况下工作，但我对 MMX 不起作用感到沮丧......所以：

我需要添加两个无符号字符（总和需要作为 16 位而不是 8 位来完成，因为已知无符号字符从 0 到 255）并将它们除以 2（右移 1）。到目前为止我所做的代码如下，但是值是错误的，adds_pu16 没有添加 16bit 只是 8：

  MM0 = _mm_setzero_si64();        //all zeros
  MM1 = TO_M64(lv1+k);             //first 8 unsigned chars
  MM2 = TO_M64(lv2+k);             //second 8 unsigned chars

  MM3 =_mm_unpacklo_pi8(MM0,MM1);  //get first 4chars from MM1 and add Zeros
  MM4 =_mm_unpackhi_pi8(MM0,MM1);  //get last 4chars from MM1 and add Zeros

  MM5 =_mm_unpacklo_pi8(MM0,MM2);  //same as above for line 2
  MM6 =_mm_unpackhi_pi8(MM0,MM2);

  MM1 = _mm_adds_pu16(MM3,MM5);    //add both chars as a 16bit sum (255+255 max range)
  MM2 = _mm_adds_pu16(MM4,MM6);

  MM3 = _mm_srai_pi16(MM1,1);      //right shift (division by 2)
  MM4 = _mm_srai_pi16(MM2,1);

  MM1 = _mm_packs_pi16(MM3,MM4);   //pack the 2 MMX registers into one

  v2 = TO_UCHAR(MM1);              //put results in the destination array

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新进展： 谢谢你的king_nak！！ 我写了一个我想要做的简单版本：

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int main()

char A[8]=255,155,2,3,4,5,6,7;
char B[8]=255,155,2,3,4,5,6,7;
char C[8];
char D[8];
char R[8];

__m64* pA=(__m64*) A;

__m64* pB=(__m64*) B;

__m64* pC=(__m64*) C;

__m64* pD=(__m64*) D;

__m64* pR=(__m64*) R;

_mm_empty();

__m64 MM0 = _mm_setzero_si64();

__m64 MM1 = _mm_unpacklo_pi8(*pA,MM0);

__m64 MM2 = _mm_unpackhi_pi8(*pA,MM0);

__m64 MM3 = _mm_unpacklo_pi8(*pB,MM0);

__m64 MM4 = _mm_unpackhi_pi8(*pB,MM0);

__m64 MM5 = _mm_add_pi16(MM1,MM3);

__m64 MM6 = _mm_add_pi16(MM2,MM4);

printf("SUM:\n");

*pC= _mm_add_pi16(MM1,MM3);

*pD= _mm_add_pi16(MM2,MM4);

for(int i=0; i<8; i++) printf("\t%d ", (C[i])); printf("\n");

for(int i=0; i<8; i++) printf("\t%d ", D[i]); printf("\n");

printf("DIV:\n");

*pC= _mm_srai_pi16(MM5,1);

*pD= _mm_srai_pi16(MM6,1);

for(int i=0; i<8; i++) printf("\t%d ", (C[i])); printf("\n");

for(int i=0; i<8; i++) printf("\t%d ", D[i]); printf("\n");

MM1= _mm_srai_pi16(MM5,1);    
MM2= _mm_srai_pi16(MM6,1);

printf("Final Result:\n");
*pR= _mm_packs_pi16(MM1,MM2);
for(int i=0; i<8; i++) printf("\t%d ", (R[i])); printf("\n");

return(0);

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结果是：

总和：

-2  1   54  1   4   0   6   0 

8   0   10  0   12  0   14  0 

DIV：

-1  0   -101    0   2   0   3   0 

4   0   5   0   6   0   7   0 

最终结果：

127     127     2   3   4   5   6   7 

好吧，小数字是可以的，而给出 127 的大数字是错误的。这是一个问题，我做错了什么：s

【问题讨论】：

与您的问题没有直接关系，但不是 srai 符号扩展结果吗？好的，将两个 8bit 的 uint 加在一起最多需要 9bit，所以这不是问题。

既然您一次处理 16 个字节，为什么不使用 SSE 而不是 MMX？

因为要求是使用 MMX :s Whit SSE 我可以一步完成两个值之间的平均值，这很容易：S

不幸的是，您使用的算术移位指令是 SSE2...所以如果要求实际上只是 MMX，这将不起作用。如果您至少可以使用 3dnow 或 SSE 指令，则应该使用 PAVGB 计算 8 个值之间的平均值。

对不起，忘了我说的话。 PSRAW 在 MMX 中可用。看错地方了。

【参考方案1】：

您应该在_mm_unpacklo_pi8 调用中切换操作数。当您这样做时，值字节位于单词的较高字节中（例如，AB 和 00 打包到 AB00）。在加法和移位之后，这些值将大于0x7F，因此被 pack 指令饱和到该值。

使用切换的操作数，对00AB 之类的值进行数学运算，结果将适合有符号字节。

更新： 在您提供更多信息后，我发现问题出在_mm_packs_pi16 上。这是汇编指令packsswb，它将饱和有符号字节。例如。值 > 127 将设置为 127。(255+255)>>1 是 255，(155+155)>>1 是 155... 请改用_mm_packs_pu16。这会将值视为无符号字节，并且您会得到所需的结果 (255/155)。

【讨论】：

这不会让你失去 0x7f 和 0xff 之间的所有平均值吗？例如，添加 0xa0 和 0xc0。高扩展，这分别给出 0xa000 和 0xc000。 0xa000 + 0xc000 = 0x16000，将被截断为 0x6000（如果使用饱和加法，则饱和为 0xffff）。 Shift，你得到 0x30，这不是正确的结果。

我做了更多的工作并在上面发布......仍然不知道哪里出了问题。

我已经从有符号的包装变成了无符号的包装，它仍然是错误的：s 结果：-1 -101 2 3 4 5 6 7

这是正确的结果，如 -1 == 255 和 -101 == 155。您只有有符号/无符号和字/字节显示的问题。试试unsigned char x = R[0]，它会给你255。（你也可以在你的输出循环中写R[i]&0xff）

【参考方案2】：

我想我发现了问题： 解包指令的参数顺序错误。如果您将寄存器作为一个整体来查看，看起来各个字符零扩展为短裤，但实际上，它们是零-填充。只需在每种情况下交换 mm0 和其他寄存器，它应该可以工作。

另外，您不需要饱和添加，普通的 PADDW 就足够了。您将获得的最大值为 0xff+0xff=0x01fe，不必饱和。

编辑：更重要的是，PACKSSWB 并不能完全满足您的需求。 PACKUSWB 是正确的指令，饱和会得到错误的结果。

这是一个解决方案（也将移位替换为逻辑移位并在某些地方使用不同的伪寄存器）：

mm0=pxor(mm0,mm0) =[00,00,00,00,00,00,00,00]
mm1 =[a0,10,ff,18,7f,f0,ff,cc]
mm2 =[c0,20,ff,00,70,26,ff,01]
mm3=punpcklbw(mm1,mm0) =[00a0,0010,00ff,0018]
mm4=punpckhbw(mm1,mm0) =[007f,00f0,00ff,00cc]
mm5=punpcklbw(mm2,mm0) =[00c0,0020,00ff,0000]
mm6=punpckhbw(mm2,mm0) =[0070,0026,00ff,0001]
mm5=paddw(mm3,mm5) =[0160,0030,01fe,0018]
mm6=paddw(mm4,mm6) =[00ef,0116,01fe,00cd]
mm3=psrlwi(mm5,1) =[00b0,0018,00ff,000c]
mm4=psrlwi(mm6,1) =[0077,008b,00ff,0066]
mm1=packuswb(mm3,mm4) =[b0,18,ff,0c,77,8b,ff,66]

【参考方案3】：

顺便说一句，您不需要 16 位中间值来计算两个 8 位值的平均值。配方：

(a >> 1) + (b >> 1) + (a & b & 1)

只需要 8 位中间值即可给出正确结果。如果您有 8 位矢量指令可用，也许您可​​以利用它来提高吞吐量。

【讨论】：

我也尝试过这种方法，但在 MMX 指令集中没有 8 位的移位指令，只有 16/32/64 位 msdn.microsoft.com/en-us/library/s9fcy11x.aspx

@Paiva：请注意，您可以通过在更宽的移位之前屏蔽每个字节 & 0xfe 来模拟 8 位逻辑移位。