performance - 无符号 32 位整数在 SSE 中的水平最小值和位置

Question

我正在寻找一种方法来查找无符号 32 位整数的最小值及其在 SSE 中的位置(类似于 _mm_minpos_epu16)。我知道我可以通过一系列 _mm_min_epu32 和洗牌/移位找到最小值，但这并没有让我找到位置。

有没有人有任何很酷的方法来做到这一点？

Answer 1

一般来说，如果将水平运算符与 SIMD 结合使用，则表明 SIMD 未得到最佳使用。但是，水平操作在循环结束时没问题，在这种情况下我会这样做

int result[4] __attribute__((aligned(16)));
_mm_store_si128((__m128i *) result, v);
for(int i=0; i<4; i++) if(result[i]<min) { min = result[i]; index = i; }

不过，这里有一些使用 SSE 的解决方案。我不知道它们是否比上面的代码更好。

第一个解决方案是 Paul R 的答案的变体。

vmin = _mm_min_epu32(vmin, _mm_alignr_epi8(vmin, vmin, 4));
vmin = _mm_min_epu32(vmin, _mm_alignr_epi8(vmin, vmin, 8));
__m128i vmask = _mm_cmpeq_epi32(v, vmin);
vmask = _mm_xor_si128(vmask, _mm_set1_epi32(-1));
__m128i vpos = _mm_minpos_epu16(vmask);

vpos 中的第二个 16 位字包含两倍的位置。

这是使用 _mm_minpos_epu16 的另一种变体.它首先找到最小的高 16 位，然后屏蔽掉不在最小 16 位中的值(通过将它们全部设置为高)，然后找到低 16 位的最小值以及位置。

__m128i mask1 = _mm_setr_epi8(0x0,0x1,0x4,0x5, 0x8,0x9,0xc,0xd, 0x0,0x1,0x4,0x5,  0x8,0x9,0xc,0xd);
__m128i mask2 = _mm_setr_epi8(0x2,0x3,0x6,0x7, 0xa,0xb,0xe,0xf, 0x2,0x3,0x6,0x7,  0xa,0xb,0xe,0xf);
__m128i mask3 = _mm_set1_epi32(0x01000100);

掩码是常量，因此可以在编译时或循环外计算。

__m128i lo = _mm_shuffle_epi8(v,mask1);            //lower 16-bits
__m128i hi = _mm_shuffle_epi8(v,mask2);            //upper 16-bits
__m128i t1 = _mm_minpos_epu16(hi);                 //upper 16-bits min
__m128i t2 = _mm_shuffle_epi8(t1, mask3);          //broadcast upper min
__m128i t3 = _mm_cmpeq_epi32(t2,hi);               //select equal
__m128i t4 = _mm_xor_si128(t3, _mm_set1_epi32(-1));//invert
__m128i t5 = _mm_or_si128(lo,t4);                   
__m128i t6 = _mm_minpos_epu16(t5);                 //lower 16-bits hi and position

最小值的高 16 位在 t1 的前 16 位中最小值的低 16 位在 t6 的前 16 位中.位置在t6的后16位.