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c++ - 是否有使用 SSE 查找两个变量模数的好方法？ (没有 SVML)

coder 2024-02-11 原文

我正在尝试学习使用 SSE，我制作的其中一个程序需要使用模除法，所以我写了这个来做到这一点(抱歉，它被过度评论了):

__m128i SSEModDiv(__m128i input, __m128i divisors)
{
    //Error Checking (div by zero)
    /*__m128i zeros = _mm_set1_epi32(0);
    __m128i error = _mm_set1_epi32(-1);
    __m128i zerocheck = _mm_cmpeq_epi32(zeros, divisors);
    if (_mm_extract_epi16(zerocheck, 0) != 0)
        return error;
    if (_mm_extract_epi16(zerocheck, 2) != 0)
        return error;
    if (_mm_extract_epi16(zerocheck, 4) != 0)
        return error;
    if (_mm_extract_epi16(zerocheck, 6) != 0)
        return error;*/

    //Now for the real work
    __m128 inputf = _mm_cvtepi32_ps(input);
    __m128 divisorsf = _mm_cvtepi32_ps(divisors);

    /*__m128 recip = _mm_rcp_ps(divisorsf); //Takes reciprocal
    __m128 divided = _mm_mul_ps(inputf, recip); //multiplies by reciprical values*/
    __m128 divided = _mm_div_ps(inputf, divisorsf);
    __m128i intermediateint = _mm_cvttps_epi32(divided); //makes an integer version truncated
    __m128 intermediate = _mm_cvtepi32_ps(intermediateint);
    __m128 multiplied = _mm_mul_ps(intermediate, divisorsf); //multiplies the intermediate with the divisors
    __m128 mods = _mm_sub_ps(inputf, multiplied); //subtracts to get moduli
    return _mm_cvtps_epi32(mods);
}

问题是这与在发布时分别取四个 32 位整数的每个元素的模一样快，而在调试中慢了大约 10 倍(通过分析发现)。

谁能给我任何关于如何使这个功能更快的指示？

-我不能使用 SVML，因为我使用的是 Visual Studio-

最佳答案

对于 input 的一般值和 divisors没有用于整数除法或模数的有用 SIMD x86 指令，因此最好使用标量整数除法。但是，在某些特殊情况下，SIMD 整数取模可以更快地完成。

例如，如果您想执行 (a+b)%c 并且 a 和 b 已经减少(即 a<c 和 b<c )，那么您可以像这样使用比较和减法:

z = a + b
if(z>=c) z-=c;

我在这个例子中这样做了 vectorizing-modular-arithmetic

另一个例子是，如果除数不是编译时常量，但在循环中仍然是常量，那么您可以使用浮点除法的类似想法。浮点除法的一个常见技巧是预先计算除数的倒数并像这样进行乘法:

float fact = 1.0/x;
for(int i=0; i<n; i++) {
    z[i] = fact*y[i];  //z[i] = y[i]/x;
}

您可以使用类似的整数除法技术，将整数除法转换为带移位的整数乘法。

y / x ≈ y * (2 n / x) >> n

有几种不同的技术可以确定因子(又名 magic number ) (2 n / x)和类次n .事实上，大多数编译器已经为编译时常量和除法执行了此操作。例如，如果您尝试 x/7并查看 GCC 或 MSVC 的程序集输出，您会发现它们实际上并不进行整数除法，它们使用从 http://www.hackersdelight.org/magic.htm 计算的相同魔数(Magic Number)和移位进行乘法和移位。 .

我在运行时使用 Agner Fog 的 Vector Class Library 执行此操作或者他的 Subroutine library .这两个库都会在运行时为您计算 SSE 和 AVX 整数除法的魔数(Magic Number)和移位。

但正如我在本回答开头所说，如果您想这样做

for(int i=0; i<n; i++) {
    z[i] = y[i]%x[i];
}

和x[i]在循环中不是常数，最好坚持使用标量除法/模数。

关于c++ - 是否有使用 SSE 查找两个变量模数的好方法？ (没有 SVML)，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/24744703/

amp43code128sectionc++sse

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