在 ARMv7a 上与 Neon 进行 64 位签名比较支持 CMGT 的最有效方法是啥？

Posted 2023-02-16

【中文标题】在 ARMv7a 上与 Neon 进行 64 位签名比较支持 CMGT 的最有效方法是啥？

【英文标题】：What is the most efficient way to support CMGT with 64bit signed comparisons on ARMv7a with Neon?在 ARMv7a 上与 Neon 进行 64 位签名比较支持 CMGT 的最有效方法是什么？

【发布时间】：2020-12-07 23:45:12

【问题描述】：

这个问题最初是为SSE2 here 提出的。由于每个算法都与 ARMv7a+NEON 对相同操作的支持重叠，因此更新了问题以包括 ARMv7+NEON 版本。应评论者的要求，在此处提出此问题以表明它确实是一个单独的主题，并提供可能对 ARMv7+NEON 更实用的替代解决方案。这些问题的最终目的是找到考虑到 WebAssembly SIMD 的理想实现。

【参考方案1】：

有符号 64 位饱和减法。

假设我使用 _mm_subs_epi16 的测试是正确的，并转换为 1:1 到 NEON...

uint64x2_t pcmpgtq_armv7 (int64x2_t a, int64x2_t b) 
    return vreinterpretq_u64_s64(vshrq_n_s64(vqsubq_s64(b, a), 63));

这肯定是模仿 pcmpgtq 的最快的可行方法。

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Hacker's Delight的免费章节 给出以下公式：

// return (a > b) ? -1LL : 0LL; 
int64_t cmpgt(int64_t a, int64_t b) 
    return ((b & ~a) | ((b - a) & ~(b ^ a))) >> 63; 


int64_t cmpgt(int64_t a, int64_t b) 
    return ((b - a) ^ ((b ^ a) & ((b - a) ^ b))) >> 63;

【讨论】：

关于 Webassembly 的问题，如果这些解决方案中的任何一个比标量化更有效。你有办法找出来吗？

x64 似乎没有 64 位的饱和减法，也没有便携式 psraq。但是，有没有这样的解决方案比最好的 sse2 解决方案更快或更可行？

@DanWeber，对于 SSE2，我唯一能想到的就是滥用浮点指令..._mm_cmpge_pd() 等。

官方提案中引用了此答案以支持 NEONv7 签名支持。 github.com/WebAssembly/simd/pull/412#issue-544657198

【参考方案2】：

从原帖来看，在 ARMv7+NEON 上实现的最佳 x64/SSE2 算法的工作原理如下：

(a[32:63] === b[32:63]) & (b[0:63] - a[0:63]) 为前 32 位相等且 a[0:31] > b[0:31] 的每种情况生成 0xFFFFFFFF......... 的掩码。在所有其他情况下，例如前 32 位不相等或a[0:31]< b[0:31]，它返回0x0。如果前 32 位无关紧要，而低 32 位很重要，则这具有获取每个整数的低 32 位并将它们传播到高 32 位作为掩码的效果。对于其余情况，它会比较前 32 位并将它们组合在一起。例如，如果 a[32:63] > b[32:63]，那么无论最低有效位如何，a 肯定大于 b。最后，它将每个 64 位掩码的高 32 位转换/混洗/转置到低 32 位，以生成完整的 64 位掩码。

Godbolt 中有一个说明性示例实现。

【讨论】：

考虑用vshr.s64替换vtrn.32。

vbsl 的成本是多少，它应该取代and/or 吗？

我不确定。我似乎无法让 llvm mca 与 ARMv7 一起正常工作。