位范围内的减法答案

【问题标题】：Subtraction over ranges of bits位范围内的减法
【发布时间】：2017-10-09 13:20:29
【问题描述】：

我有一组 22 个 5 位值 (0-31)，它们作为 110 位打包在一起，形成两个 64 位无符号整数（即最后 18 位始终为零）。我想设计一个函数，对于每个 5 位段，执行绝对值差。

我知道对单个数字使用按位运算符的减法方法，但在这里我不想担心 5 位段之间的溢出。我正在寻找使用按位运算符和/或 x86 汇编操作的解决方案，最好没有任何循环。

编辑：为了澄清，我将有一对这 110 位我想对它们进行差异操作。欢迎提出任何建议。

解决方案：感谢 @EOF 建议 VPSADBW 指令。我将使用 8 位数字来代替更快（更易读）的代码。

【问题讨论】：

你能澄清一下 - 单个值的绝对值差异是多少？（我只知道两个值之间的区别。）
它看起来像一个“我的代码”请求。
我怀疑最讨厌的部分将是跨越两个 uint64_ts 的 5 位数字。
@EOF 我有一个非常好的方案，但我的 1 正好是 1 位。我在考虑给每个 6 位并使用 1 位进行进位。这样在减法之前我们可以设置所有进位和减法。但这将需要 66 位。我们只有 64 + 1（实际进位）= 65 位。
@WillCunningham：嗯，x86 上有 [V]PSADBW，它为您提供了uint8_ts 的两个向量之间绝对差的总和。我认为 x86 本身没有绝对差异的指令，但 ARM NEON 有：VABD。在 x86 上，您可能需要两条指令，[V]PSUBB 和 [V]PABSB。

标签： c optimization x86 bit-manipulation x86-64

【解决方案1】：

您可以使用 pdep 和 0b000111111000111111... 之类的掩码将 5 位整数分散到 8 位字段中，并使用上面 cmets 中讨论的字节方式 SIMD 内容。

或者，您可以将它们扩展为 6 位字段，并将额外位设置为 1，然后在 64 位字中进行减法，但是您需要找到一些 bit-twiddly 方式以 SWAR 方式完成“abs”部分。不过我怀疑 SIMD 会更快。

请记住，pdep 在 AMD CPU 上的性能很差：吞吐量要差 18 倍！

【讨论】：

【解决方案2】：

我认为您最好的选择可能是在最近的 x86 CPU 上使用 pdep（并行位存款）指令。您可以使用它快速将 5 位值扩展为 8 位值。一旦它们是 8 位值，您可以执行许多 SSE 指令。

以下内容采用 rdx:rax 中的 128 位值并输出 xmm1:xmm0，并将这些拆分为字节。

以下是一些我认为可能对您有用的未经测试的代码：

mov r8, abs 0x1F1F1F1F1F1F1F1F

pdep rcx, rax, r8
movq xmm0, rcx

shrd rax, rdx, 16
shr rax, 40 - 16
pdep rax, rax, r8
pinsrq xmm0, rax, 1

shr rdx, 16
pdep rdx, rdx, r8
movq xmm1, rdx

逆变换类似，用pext代替pdep。

【讨论】：

谢谢！这将很有用。