c++ - 如何使用 SSE 高效地进行 int8/int64 转换？

Question

我正在 SSE 类型之间实现转换，我发现为 SSE4.1 之前的目标实现 int8->int64 扩展转换很麻烦。

最直接的实现是:

inline __m128i convert_i8_i64(__m128i a)
{
#ifdef __SSE4_1__
    return _mm_cvtepi8_epi64(a);
#else
    a = _mm_unpacklo_epi8(a, a);
    a = _mm_unpacklo_epi16(a, a);
    a = _mm_unpacklo_epi32(a, a);
    return _mm_srai_epi64(a, 56); // missing instrinsic!
#endif
}

但是由于 _mm_srai_epi64 在 AVX-512 之前不存在，此时有两个选项:

• 实现_mm_srai_epi64，或
• 以不同的方式实现convert_i8_i64。

我不确定哪一个是最有效的解决方案。有什么想法吗？

Answer 1

解包内在函数在这里以一种有趣的方式使用。他们“复制”数据，而不是像人们期望的那样添加符号扩展。例如，在第一次迭代之前，您的寄存器中有以下内容

x x x x x x x x x x x x x x a b

如果将 a 和 b 转换为 16 位，您应该得到:

x x x x x x x x x x x x A a B b

这里的A和B是a和b的符号扩展，即它们都是是 0 或 -1。

取而代之的是，您的代码给出了

x x x x x x x x x x x x a a b b

然后通过右移将其转换为正确的结果。

但是，您没有义务在“解包”内在函数中两次使用相同的操作数。如果您“解包”以下两个寄存器，您可以获得所需的结果:

x x x x x x x x x x x x x x a b
x x x x x x x x x x x x x x A B

即:

a = _mm_unpacklo_epi8(a, _mm_srai_epi8(a, 8));

(如果那个 _mm_srai_epi8 内在实际存在)

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您可以将相同的想法应用到转换的最后阶段。您要“解压”以下两个寄存器:

x x x x x x x x A A A a B B B b
x x x x x x x x A A A A B B B B

要获取它们，右移 32 位数据:

_mm_srai_epi32(a, 24)
_mm_srai_epi32(a, 32)

所以最后的“解压”是

_mm_unpacklo_epi32(_mm_srai_epi32(a, 24), _mm_srai_epi32(a, 32));