Question

我想问一个关于SIMD的问题。我的CPU中没有AVX512，但想拥有一个_mm256_max_epu64。

如何使用AVX2实现此功能？

在这里，我尝试着自己的琐碎事。也许我们可以让它成为讨论并对此进行改进。

#define SIMD_INLINE inline __attribute__ ((always_inline)) 

SIMD_INLINE __m256i __my_mm256_max_epu64_(__m256i a, __m256i b) {
  uint64_t *val_a = (uint64_t*) &a;
  uint64_t *val_b = (uint64_t*) &b;
  uint64_t e[4];
  for (size_t i = 0; i < 4; ++i) e[i] = (*(val_a + i) > *(val_b + i)) ? *(val_a + i) : *(val_b + i);
  return _mm256_set_epi64x(e[3], e[2], e[1], e[0]);
}

编辑作为摘要：

我们讨论了__mm256 无符号比较。我在上面给出了一个非常简单的实现，只是遵循了一个非常基本的概念：单个__m256i等于4 uint64_t或4 float，它们也构成了256位。

然后，我们从@chtz得到了答案，通过从AVX调用更多位编程函数，这更加AVX有意义。

最后，由于CLang，这两个实现结果在同一程序集中出现。 Assembly example from compiler explorer

添加了另一个_mm256_min_epu64_。它只是镜像上面的_mm256_max_epu64_。使其更易于搜索以备将来使用。

SIMD_INLINE __m256i __my_mm256_min_epu64_(__m256i a, __m256i b) {
  uint64_t *val_a = (uint64_t*) &a;
  uint64_t *val_b = (uint64_t*) &b;
  uint64_t e[4];
  for (size_t i = 0; i < 4; ++i) e[i] = (*(val_a + i) < *(val_b + i)) ? *(val_a + i) : *(val_b + i);
  return _mm256_set_epi64x(e[3], e[2], e[1], e[0]);
}

Answer 1

最简单的解决方案是将_mm256_cmpgt_epi64与掺和物结合使用。但是，如果要无符号最大值，则需要首先从每个元素中减去1<<63（在比较之前，而不是在混合之前）。没有_mm256_blendv_epu64指令，但是可以使用_mm256_blendv_epi8，因为掩码将在相关元素的每一位设置。另请注意，可以通过稍微快一点的xor来减去最高位：

__m256i pmax_epu64(__m256i a, __m256i b)
{
    __m256i signbit = _mm256_set1_epi64x(0x8000'0000'0000'0000);
    __m256i mask = _mm256_cmpgt_epi64(_mm256_xor_si256(a,signbit),_mm256_xor_si256(b,signbit));
    return _mm256_blendv_epi8(b,a,mask);
}

实际上，clang几乎可以从您的代码中获得相同的指令：https://godbolt.org/z/afhdOa 它仅使用vblendvpd而不是vpblendvb，这可能会引入延迟（有关详细信息，请参见@PeterCordes注释）。

通过一些位纠结，您实际上可以保存为符号位设置寄存器。如果两个操作数的符号匹配，则无符号比较将给出相同的结果；如果两个操作数的符号不匹配，则将给出相反的结果，即

unsigned_greater_than(signed a, signed b) == (a<0) ^ (b<0) ^ (a>b)

如果您将_mm256_blendv_pd与某些强制类型转换为_mm256_blendv_epi64一起使用，则可以使用此命令（因为现在只有最高位有效）：

__m256i _mm256_blendv_epi64(__m256i a, __m256i b, __m256i mask)
{
    return _mm256_castpd_si256(_mm256_blendv_pd(
        _mm256_castsi256_pd(a),_mm256_castsi256_pd(b),_mm256_castsi256_pd(mask)));
}

__m256i pmax_epu64_b(__m256i a, __m256i b)
{
    __m256i opposite_sign = _mm256_xor_si256(a,b);
    __m256i mask = _mm256_cmpgt_epi64(a,b);
    return _mm256_blendv_epi64(b,a,_mm256_xor_si256(mask, opposite_sign));
}

仅供参考，签名的最大值当然是：

__m256i pmax_epi64(__m256i a, __m256i b)
{
    __m256i mask = _mm256_cmpgt_epi64(a,b);
    return _mm256_blendv_epi8(b,a,mask);
}

SIMD：实现_mm256_max_epu64_和_mm256_min_epu64 _

1 个答案: