SSE中的乘-减

Question

我正在向量化一段代码，在某种程度上，我有以下设置：

register m128 a = { 99,99,99,99,99,99,99,99 }
register m128 b = { 100,50,119,30,99,40,50,20 }

我目前在这些寄存器中封装short，这就是为什么我每个寄存器有8个值。我想做的是，如果b的第i个值大于或等于a中的值，则将b中的第i个元素与a中的相应值相减(在本例中，a用常量99填充)。为此，我首先在b和a之间使用了一个大于或等于的操作，对于这个例子，它产生了：

register m128 c = { 1,0,1,0,1,0,0,0 }

为了完成这个操作，我想使用乘法和减法，即在b中存储操作b -= a*c。然后，结果将是：

b = { 1,50,20,30,0,40,50,20 }

有没有做这件事的操作？我发现的是Haswell的融合操作，但我目前正在Sandy-Bridge上工作。此外，如果有人有更好的想法，请让我知道(例如，我可以做一个逻辑减法:如果1 in c，那么我减法，否则什么也不做。

Answer 1

您实际上想要此代码的SSE版本，对吗？

if (b >= a)
    t = b-a
else
    t = b
b = t

因为我们想要避免SSE版本的条件，所以我们可以像这样摆脱控制流(注意，掩码是颠倒的)：

uint16_t mask = (b>=a)-1
uint16_t tmp = b-a;
uint16_t d = (b & mask) | (tmp & ~mask)
b = d

我检查过_mm_cmpgt_epi16内部函数，它有一个很好的属性，它返回0x0000表示false或0xFFFF表示true，而不是返回单个位0或1(从而消除了第一次减法的需要)。因此，我们的SSE版本可能如下所示。

__m128i mask = _mm_cmpgt_epi16 (b, a)
__m128i tmp = _mm_sub_epi16 (b, a)
__m128 d = _mm_or_ps (_mm_and_ps (mask, tmp), _mm_andnot_ps (mask, b))

EDIT：哈罗德提到了一个简单得多的答案。如果您需要修改if/else的else部分，上面的解决方案可能会很有帮助。

uint16_t mask = ~( (b>=a)-1 )
uint16_t tmp = a & mask
b = b - tmp

SSE代码将为

__m128i mask = _mm_cmpgt_epi16 (b, a)
__m128i t = _mm_sub_epi16 (b, _mm_and_si128 (mask, a))

Answer 2

另一种方法是，如果您的输入是无符号的，则可以计算

b = min(b, b-a);

这是可行的，因为如果是a>b，那么b-a就会回绕，并且保证会产生比b更大的值。对于a<=b，您将始终获得一个介于0和b之间的值。

b = _mm_min_epu16(b, _mm_sub_epi16(b,a));

所需的_mm_min_epu16需要SSE4.1或更高版本(_mm_min_epu8只需要SSE2)。

Answer 3

您可以将b复制到c，从c中减去a，在16位值中执行算术右移15位，对c的值进行补码，用a掩码c，最后从c中减去c。

我对内部语法不太熟悉，但步骤如下：

register m128 c = b;
c -= a;
c >>= 15;
c = ~c;
c &= a;
b -= c;

下面是一个步骤更少的替代方案：

register m128 c = compare_ge(b, a);
c = -c;
c &= a;
b -= c;