SIMD 和压缩和标量双精度之间的区别

Question

在实现 SIMD 支持时，我正在阅读 Intel 的内在函数指南。我有一些困惑，我的问题如下。

1. __m128 _mm_cmpeq_ps (__m128 a, __m128 b) 文档说它用于比较压缩单精度浮点数。 “打包”是什么意思？我是否需要以某种方式打包浮点值才能使用它们？

2. 对于双精度，有像 _mm_cmpeq_sd 这样的内在函数，这意味着比较“较低”的双精度浮点元素。低和高双精度元素是什么意思？我可以使用它们来比较 C++ double 类型元素的向量吗？还是我需要在比较它们之前以某种方式处理它们？

Answer 1

在 SSE 中，128 位寄存器可以表示为 4 个 32 位元素或 2 个 64 位元素。

SSE 定义了两种类型的操作；标量和打包。标量运算仅对最不重要的数据元素（位 0~31 或 0~63）进行运算，打包运算并行计算所有元素。

_mm_cmpeq_sd 设计用于处理双精度（64 位）浮点元素，并且只会比较两个操作数（标量）的最低有效数据元素（前 64 位）。

_mm_cmpeq_pd 也设计用于处理双精度（64 位）浮点元素，但会并行（打包）比较每两组 64 位。

_mm_cmpeq_ss 设计用于处理单精度（32 位）浮点元素，并且只会比较两个操作数（标量）的最低有效数据元素（前 32 位）。

_mm_cmpeq_ps 设计用于处理单精度（32 位）浮点元素，并将并行（打包）比较每组 32 位。

如果您使用 32 位浮点数，您可以将浮点数打包成四组以利用 128 位空间。这样，_mm_cmpeq_ps 就可以并行进行 4 次比较。

如果您使用 64 位双精度，您可以成对打包双精度以利用 128 位空间。这样，_mm_cmpeq_pd 就可以并行进行 2 次比较。

如果您只想一次比较，您可以使用_mm_cmpeq_sd 比较两个 64 位双精度或 _mm_cmpeq_ss 比较两个 32 位浮点数。

请注意，_mm_cmpeq_sd 和 _mm_cmpeq_pd 是 SSE2，而 _mm_cmpeq_ss 和 _mm_cmpeq_ps 是 SSE。

Answer 2

在这种情况下，“打包”是指“将几个相同类型的东西放在一个块中” - 所以“打包单精度浮点数”是指存储为 128 位值的 4 * 32 位浮点数。

您需要使用各种PACK* 指令将每个值“打包”到寄存器中，或者将数据已经“打包”在内存中，例如4 个浮点值的（倍数）数组[适当对齐]。

标量表示寄存器低位 n 中的“一个值”（例如，double 将是 128 位 SSE 寄存器的低 64 位）。