c++ - 使用 AVX2 指令左移 128 位数

Question

我正在尝试在 AVX2 中对 128 位数进行左旋转。由于没有直接的方法，我尝试使用左移和右移来完成我的任务。

这是我执行相同操作的代码片段。

        l = 4;
        r = 4;
        targetrotate = _mm_set_epi64x (l, r);
        targetleftrotate = _mm_sllv_epi64 (target, targetrotate);

上面的代码片段将目标向左旋转 4。
当我使用示例输入测试上述代码时，我可以看到结果没有正确旋转。

这是示例输入和输出

          input: 01 23 45 67 89 ab cd ef   fe dc ba 98 76 54 32 10
obtained output: 10 30 52 74 96 b8 da fc   e0 cf ad 8b 69 47 25 03

但是，我期望的输出是

                 12 34 56 78 9a bc de f0   ed cb a9 87 65 43 21 00

我知道我做错了什么。我想知道我的预期输出是否正确，如果正确，我想知道我在这里做错了什么。

我们将不胜感激并提前致谢。

Answer 1

我认为您在打印输入和输出的方式方面存在字节序问题。

每个 64 位半中最左边的字节是实际输出中的最低有效字节，因此 0xfe << 4变成 0xe0 , 与 f转移到更高的字节。

参见 Convention for displaying vector registers对此进行更多讨论。

如果您先打印值高元素(存储时的最高地址)，您的“预期”输出与您得到的结果相匹配。但这不是你在做的；您正在按升序内存顺序分别打印每个字节。 x86 是小端。这与我们在英语中使用的数字系统冲突，在英语中我们从左到右阅读阿拉伯数字，左边的最高位值，实际上是人类的 big-endian。有趣的事实:阿拉伯语是从右到左阅读的，因此对他们来说，书写数字是“人类小端”。

(并且跨元素，更高的元素位于更高的地址；首先打印高元素使得像_mm_bslli_si128又名pslldq这样的全 vector 移位在元素之间向左移动字节的方式上有意义.)

如果您正在使用调试器，您可能正在其中进行打印。如果您正在使用调试打印，请参阅 print a __m128i variable .

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顺便说一句，你可以使用_mm_set1_epi64x(4)在 vector 的两个元素中放置相同的值，而不是使用单独的 l和 r具有相同值的变量。

在_mm_set内在函数，高位元素在前，与Intel的asm手册中的图表相匹配，并与“左”的语义相匹配移动位/字节向左移动。 (例如，参见英特尔图表 pshufd, _mm_shuffle_epi32 的元素编号)

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顺便说一句，AVX512 有 vprolvq 旋转。但是，是的，要模拟旋转，您需要 (x << n) | x >> (64-n) 的 SIMD 版本.请注意，x86 SIMD 移位饱和移位计数，这与屏蔽计数的标量移位不同。所以x >> 64将移出所有位。如果您想支持 63 以上的旋转计数，您可能需要屏蔽。

(Best practices for circular shift (rotate) operations in C++ 但您使用的是内部函数，因此您不必担心 C 移位计数 UB，只需担心实际已知的硬件行为。)