sse - _mm_movemask_ps() 的最快逆函数是什么？

Question

在How to perform the inverse of _mm256_movemask_epi8 (VPMOVMSKB)? ，OP 要求使用 _mm256_movemask_epi8 的逆函数，但是对于 SSE 的 _mm_movemask_ps()，是否有更简单的版本？这是我能想到的最好的结果，还算不错。

__m128 movemask_inverse(int x) {
    __m128 m = _mm_setr_ps(x & 1, x & 2, x & 4, x & 8);
    return _mm_cmpneq_ps(m, _mm_setzero_ps());
}

Answer 1

反向移动掩码的效率在很大程度上取决于编译器。 使用 gcc 大约需要 21 instructions .

但是，使用 clang -std=c99 -O3 -m64 -Wall -march=nehalem 代码矢量化效果很好， 结果实际上还不错:

movemask_inverse_original:              # @movemask_inverse_original
        movd    xmm0, edi
        pshufd  xmm0, xmm0, 0           # xmm0 = xmm0[0,0,0,0]
        pand    xmm0, xmmword ptr [rip + .LCPI0_0]
        cvtdq2ps        xmm1, xmm0
        xorps   xmm0, xmm0
        cmpneqps        xmm0, xmm1
        ret
    

不过，您不需要cvtdq2ps 整数到 float 的转换。 在整数域中计算掩码效率更高，并且 转换(不转换)结果之后 float 。 Peter Cordes 的回答:is there an inverse instruction to the movemask instruction in intel avx2? , 讨论了关于 AVX2 案例的许多想法。 大多数这些想法也可以以某种形式用于 SSE 案例。 LUT 解决方案和 ALU 解决方案适合您的情况。

具有内部函数的 ALU 解决方案:

__m128 movemask_inverse_alternative(int x) {
    __m128i msk8421 = _mm_set_epi32(8, 4, 2, 1);
    __m128i x_bc = _mm_set1_epi32(x);
    __m128i t = _mm_and_si128(x_bc, msk8421);
    return _mm_castsi128_ps(_mm_cmpeq_epi32(msk8421, t));
}

使用 gcc 8.3 生成的程序集:gcc -std=c99 -O3 -m64 -Wall -march=nehalem

movemask_inverse_alternative:
  movd xmm1, edi
  pshufd xmm0, xmm1, 0
  pand xmm0, XMMWORD PTR .LC0[rip]
  pcmpeqd xmm0, XMMWORD PTR .LC1[rip]
  ret