使用 SIMD 内在函数为双打加载或混洗一对浮点数？

问题描述

我编写了一些用于处理单精度浮点计算 SIMD 内在函数的优化。

有时 pd 双精度指令比任何 ps 单精度指令更容易执行我想要的操作。

示例 1：

我有指针 float prt* 指向浮点数块： f0 f1 f2 f3 等

我想用 [ f0,f1,f0,f1 ] 加载 __m256 值。我没有找到 __m256 数据类型的 64 位广播。我可以在花车上使用 _mm256_broadcast_sd 吗？

float* ptr = ...; // pointer to some memory chunk aligned to 4 bytes
__m256 vat = _mm256_castpd_ps( _mm256_broadcast_sd( ( double* )ptr ) );

示例 2：

我有 __m256 值 [f0,f2,f3,f4,f5,f6,f7]。 我可以使用像 _mm256_srl_epi32 这样的移位指令，它将 __m256i 值作为参数来使用我的 __m256 值进行操作吗？

我在实践中检查它并且它有效，但是使用不同类型的指令是正确的方法吗？

解决方法

是的，vbroadcastsd 是用于广播一对浮点数的良好 asm 指令，而 _mm256_broadcast_sd + 强制转换是在 C 中实现它的安全方法。

请注意，您没有取消引用（在纯 C 中）指向 double* 对象的 float。你只是将它传递给一个内在函数。 _mm256_set1_pd( *(double*)floatp ) 将是 C 中的严格别名未定义行为，但无论指针实际指向什么，加载/存储内部函数都被定义为可以工作。正是这样，您可以轻松地对您实际拥有的任何数据进行广泛的加载/存储，而不仅仅是 __int64 或 double。

例如，GCC 的标头将 _mm256_broadcastsd(const double*) 定义为 __builtin_ia32_vbroadcastsd256 的包装器。 GCC 定义 _mm_loadl_epi64 以包含对 *(__m64_u *)__P 的取消引用，其中 __m64_u 是它定义为的 __m64 的未对齐的可能别名版本。

typedef int __m64_u __attribute__ ((__vector_size__ (8),__may_alias__,__aligned__ (1)));

（另见Is `reinterpret_cast`ing between hardware SIMD vector pointer and the corresponding type an undefined behavior?）

一般来说，即使是采用 float* 或 double*（而不是 __m128i*）的加载/存储内部函数也是对齐和严格别名安全的。 (或者至少我认为它们应该是。在一些编译器上可能有一些实际上不是严格别名安全的。所以让它们安全地从一个指针发出 vpbroadcastd 可能会很痛苦例如，实际上并没有指向 int；我忘记了发现某些编译器不尊重可能的别名的内在函数。）

---

您的示例 2 不清楚。您想对浮点数的位模式进行位移吗？是的，当然您可以这样做，这就是为什么当您想将相同的位重新解释为不同的向量类型时，存在 SIMD 强制转换内在函数以使 C 编译器满意的原因。

通常将其作为实现 exp() 或 log 的一部分，例如 Fastest Implementation of Exponential Function Using AVX