使用单个 AVX 内在函数反转包含双精度的 AVX 寄存器答案

【问题标题】：Reverse a AVX register containing doubles using a single AVX intrinsic使用单个 AVX 内在函数反转包含双精度的 AVX 寄存器
【发布时间】：2012-11-05 13:00:18
【问题描述】：

如果我有一个 AVX 寄存器，其中包含 4 个双精度数，并且我想将其反转存储在另一个寄存器中，是否可以使用单个内部命令来执行此操作？

例如：如果我在 SSE 寄存器中有 4 个浮点数，我可以使用：

_mm_shuffle_ps(A,A,_MM_SHUFFLE(0,1,2,3));

我可以使用_mm256_permute2f128_pd() 来执行此操作吗？我认为您不能使用上述内在函数来解决每个单独的双重问题。

【问题讨论】：

标签： c sse vectorization simd avx

【解决方案1】：

你实际上需要 2 个排列来做到这一点：

_mm256_permute2f128_pd() 仅在 128 位块中置换。
_mm256_permute_pd() 不会跨 128 位边界置换。

所以你需要同时使用：

inline __m256d reverse(__m256d x){
    x = _mm256_permute2f128_pd(x,x,1);
    x = _mm256_permute_pd(x,5);
    return x;
}

测试：

int main(){
    __m256d x = _mm256_set_pd(13,12,11,10);

    cout << x.m256d_f64[0] << "  " << x.m256d_f64[1] << "  " << x.m256d_f64[2] << "  " << x.m256d_f64[3] << endl;
    x = reverse(x);
    cout << x.m256d_f64[0] << "  " << x.m256d_f64[1] << "  " << x.m256d_f64[2] << "  " << x.m256d_f64[3] << endl;
}

输出：

10  11  12  13
13  12  11  10

【讨论】：

是的。值得记住的是，AVX2 将添加一个完整的置换，即使你今天不能使用它，VPERMPD / _mm256_permute4x64_pd。英特尔的参考文档有更多详细信息。
知道两条指令的延迟比较吗？
我的意思是“_mm_shuffle_ps()”反转 SSE 寄存器的延迟以及上述对 AVX 寄存器的反转操作
@user1715122 我不知道。您可能可以从 Agner Fog's tables 中添加它。当然，由于其他因素，实际表现会更加复杂。

【解决方案2】：

AVX2新增了对粒度更细的 128 位的车道交叉洗牌的支持：

_mm256_permute4x64_pd(vec, _MM_SHUFFLE(0,1,2,3));  // i.e. 0b00011011

VPERMPD ymm1, ymm2/m256, imm8 在 Intel CPU 上运行的吞吐量和延迟与其他通道交叉随机播放（如 VPERM2F128）相同。还有in the intrinsics finder。

在 AMD Zen1（和 Excavator）上，vpermpd 比 2-input vperm2f128 更快。它们的向量 ALU 内部只有 128 位宽； 256 位向量指令被解码为至少 2 个微指令，但车道交叉操作需要更多，尤其是可以读取 4 个总车道中的任何一个的操作。（不幸的是，解码器在为 vperm2f128 选择 uops 时不仅仅查看直接位）。手动 vextractf128 / vinsertf128 在 Bulldozer-family 和 Zen1 上会比 vperm2f128 好，但在其他地方会很糟糕。 https://uops.info/。我认为vpermpd 在 Excavator / Zen1 上是最佳选择，3 uops 与至少 4 到车道内倒车，然后与 vextracti128 / vinsert128 交换一半。

有一些 CPU 带有 FMA3 但没有 AVX2，例如AMD 打桩机和压路机。在 Intel 上，AVX2 和 FMA 都是 Haswell 的新功能。 AMD Bulldozer 系列已过时，但仍在家用计算机中，因此即使您的功能利用 AVX1 + FMA，您的选择也是需要 AVX2 并让这少数 CPU 退回到更糟糕的东西（例如，没有 FMA 的 AVX1），或者制作另一个版本的函数。

【讨论】：