在 HLSL 中进行 64 位加法，为啥我的一种实现会产生不正确的结果？

Posted 2023-03-23

【中文标题】在 HLSL 中进行 64 位加法，为啥我的一种实现会产生不正确的结果？

【英文标题】：Doing 64bit addition in HLSL, why is one of my implementations producing incorrect results?在 HLSL 中进行 64 位加法，为什么我的一种实现会产生不正确的结果？

【发布时间】：2015-10-18 07:42:39

【问题描述】：

我在 HLSL 中有 2 个 64 位添加的不同实现。如果我想设置 A += B，其中 al、ah、bl 和 bh 分别是 A 和 B 的低 32 位和高 32 位，那么我可以这样做

(1):

#define pluseq64(al, ah, bl, bh) do \
    uint tadd0 = al >> 1;\
    uint tadd1 = bl >> 1;\
    tadd0 += al & bl & 0x00000001;\
    tadd0 += tadd1;\
    tadd0 >>= 31;\
    al += bl;\
    ah += bh;\
    ah += tadd0;

或（2）：

#define pluseq64(al, ah, bl, bh) do \
    uint t = al;\
    al += bl;\
    ah += bh;\
    if (al < t)  \
        ah += 1; \
      while(0)

现在，有趣的是，(1) 总是产生正确的输出，而 (2) 不会。鉴于（1）是一种混乱的操作（3个班次，5个加法来做一个64位+=），我更喜欢沿着（2）到（1）的路线，除了（2）不能正常工作。

作为 (2) 的替代方法，我尝试过：

#define pluseq64(al, ah, bl, bh) do \
    uint t = al;\
    al += bl;\
    ah += bh;\
    ah += (al < t);  while(0)

这也不太有效（可能出于相同的原因，不管那个原因是什么，如果我有我的猜测的话）。

为什么 (2) 不能正常工作？奖励：有没有更好的方法在 HLSL 中添加 64 位？

谢谢！

【问题讨论】：

出错的输入是什么？

我可能需要一些时间才能准确找到它偏离的位置（GPU 内部没有断点功能，等等）。有趣的是，当我放入一些存在进位位的测试用例时，两个版本都产生了正确的输出......但问题仍然是，当我使用版本 1 和版本 2 时，累积输出是不同的。就是这样奇怪。

【参考方案1】：

在我的测试中，这三个似乎在 C++ 上产生了相同的输出，所以这有点奇怪。您是否进行了 CPU 端测试并在那里为您工作？您可以尝试的一件事是跳过宏 & do/while 的东西，看看它是否适用于一个简单的 HLSL 函数：

void pluseq64(inout uint al, inout uint ah, in bl, in bh)

    uint t = al;
    al += bl;
    ah += bh;
    if (al < t)
    
        ah += 1;
    
    // or "ah += uint(al < t); 

无论如何，函数在 HLSL 中是内联的，所以我认为您不会从使用预处理器指令中获得任何好处。

【参考方案2】：

也许您的 sn-p 显示了一个较旧的驱动程序错误？使用PIX 逐步完成反汇编可能会有所帮助。我在 Nvidia/AMD/Intel 上使用了以下没有问题，基本上等同于您的 (1)。

struct uint64_emulated

    uint32_t low;
    uint32_t high;


inline uint64_emulated Add(uint64_emulated a, uint64_emulated b)

    uint64_emulated c;
    c.low = a.low + b.low;
    c.high = a.high + b.high + (c.low < a.low); // Add with carry.
    return c;