我可以正确比较 avx 中的零寄存器吗？

Posted 2023-02-16

【中文标题】我可以正确比较 avx 中的零寄存器吗？

【英文标题】：Could I compare to zero register in avx correctly?

【发布时间】：2015-08-18 12:15:38

【问题描述】：

我遇到了 AVX 内部指令 _mm256_testc_pd() 的一个非常奇怪的行为。 这里可以看到这个函数的描述https://software.intel.com/sites/landingpage/IntrinsicsGuide/#techs=AVX,AVX2&text=test&expand=5432

我在我的代码中使用了 2 次，预计会看到与零寄存器进行比较的类似结果。

#include <immintrin.h>
#include <stdio.h>

int main(void)

    unsigned char arr[32] __attribute__ ((aligned (32)));

    __m256d a, zero;
    int res1, res2;

    memset(arr, 0 , 32);
    arr[0] = 0xff;
    arr[4] = 0xff;
    arr[8] = 0xff;
    arr[12] = 0xff;
    arr[16] = 0xff;
    arr[20] = 0xfd;
    arr[24] = 0xff;
    arr[28] = 0xff;


    zero = _mm256_setzero_pd();
    a = _mm256_load_pd((double *)arr);
    res1 = _mm256_testc_pd(zero, a);
    printf("res1 = %d\n" , res1);

    memset(arr, 0xff, 32);
    a = _mm256_load_pd((double *)arr);
    res2 =  _mm256_testc_pd(zero, a);
    printf("res2 = %d\n" , res2);
    return 0;

结果我得到了

res1 = 1
res2 = 0

有人知道为什么会这样吗？我认为在这两种情况下a 都不等于零。

更新 在 cmets 讨论后，我的问题得到了解决，但我对函数 _mm256_testc_si256 和 _mm256_testz_si256 有一点误解

例如：

unsigned char arr[32] __attribute__ ((aligned (32)));

    __m256d a, zero;

    int res1, res2;
    memset(arr, 0 , 32);

    arr[0] = 0x80;

    zero = _mm256_setzero_pd();
    a = _mm256_load_pd((double *)arr);

    res1 = _mm256_testc_si256(_mm256_castpd_si256(zero),_mm256_castpd_si256(a));
    res2 = _mm256_testz_si256(_mm256_castpd_si256(zero),_mm256_castpd_si256(a));
    printf("res1 = %d\n" , res1);
    printf("res2 = %d\n" , res2);

输出是

res1 = 0
res2 = 1

而且我认为只有第一个是正确的。那么为什么这个函数会产生不同的输出呢？

【问题讨论】：

arr[20] = 0xfd; 是故意的吗？

没关系，可能是0xff，同样的行为。

这条指令真的能如你所愿吗？我宁愿说你想使用 _mm256_cmp_pd() 来比较值。

我认为你是对的，但你知道 _mm256_cmp_pd () 的第三个参数应该是什么吗？

@AlekseyM：你可以通过_CMP_EQ_OQ (== 0)。

【参考方案1】：

_mm256_testc_pd 仅对每个双精度元素的 符号位 进行操作，因此观察到的行为是正确的。如果您想在每个元素中测试双精度 values，则首先使用合适的比较指令（例如 _mm256_cmp_pd 和适当的 _CMP_xxx 参数），然后使用 _mm256_testc_pd 或 _mm256_testz_pd，具体取决于根据您的具体要求。

【讨论】：

@AlekseyM：您可以使用整数 PTEST 测试 FP 零，方法是测试除符号位之外的所有掩码。例如ones=_mm256_cmpeq_epi64(same, same); testmask=_mm256_srli_epi64(ones, 1); return _mm256_testz_si256(a, ones); 测试除符号位位置以外的任何地方的非零位。不过，我不建议将这种特殊情况优化用于实际使用！

@AlekseyM：如果要测试整个寄存器中的任何设置位，请使用 _mm256_testz_si256(a, a)，就像在整数寄存器上使用 test eax, eax / jz 一样。确保您确实希望在函数中将 -0 与 0 区别对待。如果您确定，那么这是检查 FP 值的二进制表示中是否存在任何非零位的最直接方法。

@AlekseyM：您正在针对zero 进行测试，而不是针对自身。 PTEST (testz_si256) 在其 args 之间进行 AND，如果所有位都为零，则设置 z 标志。它还执行src1 AND (NOT src2) 并设置c 标志，如果其中的所有位都为零。无论a 如何，您的testc总是为零。编辑：我认为您在我完成输入之前删除了您的评论。 :P

@AlekseyM：您最多可以编辑 cmets 5 分钟，而不是删除和搞乱排序。

@AlekseyM：您不需要针对 0 进行显式测试，只需使用 Peter 之前给出的示例，即 _mm256_testz_si256(a, a) - 它更高效（不需要零向量）且更直观/可读。

【参考方案2】：

感谢 Peter Cordes 和所有其他人，我的问题的正确（也是最漂亮）的解决方案是

res = _mm256_testz_si256(_mm256_castpd_si256(a), _mm256_castpd_si256(a))