c# - 使用 SIMD 查找 Span 中是否存在 'ushort' 的最快方法？

Question

在 .NET Core 上的 C# 中，我正在寻找最快的方法来检查给定的 ushort 是否存在。值存在于 Span<ushort> 中范围。天真的选项包括枚举跨度，但我强烈怀疑通过 SIMD(即 SSE 或 AVX)存在更快的单核选项。

这里最快的选项是什么？ (不安全的代码是可以的)

Answer 1

基本实现(在应用优化之前，例如 Peter 在评论中描述的优化)可能会像这样工作:

static unsafe bool ContainsUshort(Span<ushort> data, ushort val)
{
    int vecSize = Vector<ushort>.Count;
    var value = new Vector<ushort>(val);
    int i;
    fixed (ushort* ptr = &data[0])
    {
        int limit = data.Length - vecSize;
        for (i = 0; i <= limit; i += vecSize)
        {
            var d = Unsafe.ReadUnaligned<Vector<ushort>>(ptr + i);
            if (Vector.EqualsAny(d, value))
                return true;
        }
    }
    for (; i < data.Length; i++)
    {
        if (data[i] == val)
            return true;
    }
    return false;
}

这需要用于不安全读取的 System.Runtime.CompilerServices.Unsafe 包，如果不从跨度(或数组)创建向量，效率会低得多。顺便说一下，EqualsAny 内在函数是用 (v)ptest 而不是 (v)pmovmskb 实现的，ptest 通常花费更多微操作，因此相对而言，将其影响降至最低更为重要 - 但由于无法直接访问 ptest 或 pmovmskb(可以通过使用较新的平台来避免此限制- 特定的 System.Runtime.Intrinsics.X86 API)最终的“条件向量”AFAIK 仍然必须使用 Vector.EqualsAny 完成(向量填充为 0xFFFF)这有点傻..不过它在我的机器上要快一点(测试返回值将是false，所以稍早的非展开版本的退出没有进入播放)

var allSet = new Vector<ushort>(0xFFFF);
int limit = data.Length - vecSize * 2;
for (i = 0; i <= limit; i += vecSize * 2)
{
    var d0 = Unsafe.ReadUnaligned<Vector<ushort>>(ptr + i);
    var d1 = Unsafe.ReadUnaligned<Vector<ushort>>(ptr + i + vecSize);
    var eq = Vector.Equals(d0, value) | Vector.Equals(d1, value);
    if (Vector.EqualsAny(eq, allSet))
        return true;
}