c - SIMD SSE2 __m128i包含4个int32_t如何快速找到每个大于或小于0的整数

Question

我使用SIMD进行算术运算，结果是__m128i包含 4 x int32_t 的变量。我怀疑前两个int32_t结果中的值 >=0，最后两个值 <=0。我怎样才能快速找到答案呢？

__m128i result {int32_t, int32_t, int32_t, int32_t}

我怀疑结果{>=0,>=0,<=0,<=0}

最有效的方法是什么？

Answer 1

尚不清楚您是否希望将其结果存储在 XMM 寄存器中以准备进行某些屏蔽，或者将其结果存储在 GPR 寄存器中以准备分支等操作。

替代方案 1

这可能是一个更灵活的替代方案，因为它在 XMM 寄存器中留下了一个掩码，并且从那里到 GPR 仅相距 PMOVMSKB。然而，它确实需要两个 128 位常量。

这是简单的方法:在顶部比较 > -1 又名 >= 0，并在底部进行不可能的比较，然后在底部比较 < 1 又名 <= 0，并在顶部进行不可能的比较。将它们逻辑或在一起，你就得到了你的面具。如果所有位都已设置，则所有整数都满足其条件，因此测试为 true，否则为 false。

__m128i result;
/* ... */
__m128i TOP  = _mm_set_epi32(0xFFFFFFFF, 0xFFFFFFFF, 0x7FFFFFFF, 0x7FFFFFFF);
__m128i BOT  = _mm_set_epi32(0x80000000, 0x80000000, 0x00000001, 0x00000001);
__m128i cmpT = _mm_cmpgt_epi32(result, TOP);//Top    > -1   Bottom > INT_MAX
__m128i cmpB = _mm_cmpgt_epi32(BOT, result);//Bottom <  1,  Top    < INT_MIN
__m128i cmp  = _mm_or_si128(cmpT, cmpB);
int cond     = _mm_movemask_epi8(cmp) == 0xFFFF;
/* cond contains the result of the comparison:
      0 if check failed and
      1 if check satisfied.                    */

替代方案 2

我在原始值及其 PSUBD 否定上利用了 PMOVMSKB，然后检查了两个返回的位掩码的正确位以获得正确的值。

__m128i result;
/* ... */
__m128i ZERO = _mm_setzero_si128();            /* 0 constant */
__m128i neg  = _mm_sub_epi32(ZERO, result);    /* Negate */
int lt0      = _mm_movemask_epi8(result);      /* < 0 ? */
int gt0      = _mm_movemask_epi8(neg);         /* > 0 ? */
gt0         &= ~lt0;                           /* Correction for INT_MIN. Can be
                                                  deleted if never encountered. */
int cond     = !((gt0 | (lt0 >> 8)) & 0x88);   /* Check both bits 3 and 7 are 0 */
/* cond contains the result of the comparison:
      0 if check failed and
      1 if check satisfied.                    */

我的解释:

• 我对整数求负。
• 我提取符号位，lt0 ，来自整数。它们代表条件result[i] < 0 .
• 我提取符号位，gt0 ，来自否定。它们代表条件result[i] > 0 if result[i] 除外是INT_MIN 。
  • 可选:我通过检测并纠正该情况来纠正该情况(gt0 &= ~lt0 将 -2147483648 > 0 的任何错误报告设置为 0)。
• 然后我检查以下所有条件是否成立:
  • gt0 的第 3 位是 0。意味着 result[0] <= 0 .
  • gt0 的第 7 位是 0。意味着 result[1] <= 0 .
  • lt0 的第 11 位是 0。意味着 result[2] >= 0 .
  • lt0 的第 15 位是 0。意味着 result[3] >= 0 .

我们查看第 3、7、11 和 15 位是有原因的，也是我们使用神奇的 8 和 0x88 常量的原因。 PMOVMSKB 每个字节返回一个符号位，而不是每个双字返回一个符号位，因此我们真正感兴趣的位被我们必须忽略的垃圾位包围，只有每个整数的顶部字节的符号位感兴趣我们。

总共需要 9-10 条指令来运行检查。