shuffle 和 permute 有什么区别答案

【问题标题】：What is the difference between shuffle and permuteshuffle 和 permute 有什么区别
【发布时间】：2019-12-21 14:02:30
【问题描述】：

在 x86-64 SIMD 指令名称以及可用于从 C/C++ 访问它们的 intrinsic 函数中，您可以找到两个术语 shuffle（例如，_mm_shuffle_epi32）和置换（例如，_mm_permute_pd）。

从表面上看，它们似乎都用于数据移动。有什么区别？

【问题讨论】：

标签： x86 intel simd naming avx

【解决方案1】：

我没有在 x86 之外寻找灵感。我认为这里没有任何标准约定。

我认为他们只是在 SSSE3 pshufb 和 AVX1 vpermilps/pd / vperm2f128 之间的某个时间点从“随机播放”切换到“置换”。 AVX 之前的所有内容都称为“shuffle”，之后的所有内容都称为“permute”。

（SSE4.x 没有引入任何名为“shuffle”或“permute”的指令，只是 pinsrd / pextrd 和其他操作数大小是 SSE4.1 添加的主要 shuffle）

有 2 个例外，不包括vshufps、vpshufd 等的 VEX / EVEX 编码：

AVX512F VSHUFF32X4（以及 64x2 和整数版本）具有即时控制的 128 位粒度通道洗牌具有与 vshufps 相同的设计：目标的下半部分从第一个源中选择元素，高半部分从第二个来源中选择。例如_mm512_shuffle_i64x2(__m512i a, __m512i b, int imm); 此命名有助于记住随机播放控制的工作原理。 使用 4 个输出通道，只有 4 个 2 位选择器的空间，而不是 4 个 3 位选择器。 256 位操作数大小的版本仍然具有相同的限制，因此它只使用立即数的低 2 位，例如 shufpd。

AVX512BITALG VPSHUFBITQMB 就像vpmultishiftqb（并行位域提取）+ 矢量->掩码（像移动掩码）。因此它可以在输入的每个 qword 块中选择任意 8 位。

AVX512 256 位粒度操作目前仅以 VEXTRACTF32x8 和 VINSERTF32x8 之类的名称存在，而不是 shuf 或 perm。

就 shuffle 与 permute 而言，固有名称确实与指令助记符匹配，但当助记符具有“in lane”时，它可能会忽略“in lane”，这也需要lane-crossing 版本不同。（例如，AVX1 vpermilps = _mm_permute_ps imm8 或 _mm_permutevar_ps __m128i 控制与 AVX2 vpermps = _mm256_permutexvar_ps；不可立即控制，但 vpermpd 可用。

Intel 的内在函数指南仅列出了 _mm256_permutevar8x32_ps 和 vpermps，而 ISA 参考手册仅列出了 permutexvar。我假设大多数编译器都支持旧的 permutexvar 名称。无论如何，奇怪的选择，8x32 听起来像 AVX512 指令（每个元素屏蔽）；也许这就是新的内在名称的来源。

我没有注意到其他模式。 我们可以轻松排除以下所有假设：

复制和随机播放 (pshufd xmm, xmm/mem, imm) 与就地随机播放（pshufb data, idx 或 shufps xmm, xmm, imm）
即时控制与可变控制（pshufd 与 pshufb 或 AVX2 vpermd 与 vperm2i128）
整数与 FP（SSE2 pshufd 与 shufps/pd ；AVX2 vpermps 与 vpermd）
1 源与 2 源（pshufd 与 shufps ；AVX2 vpermd 与 AVX512 vpermt2d）
车道交叉与车道内（AVX1 vpermilps 与 AVX2 vpermps）

shuffle-control immediate 在pshufd 和vpermq-immediate 中的工作方式相同。但与“棘手的”vshuff32x4 案例不同，pshufd 和 vpermq 的工作方式显而易见，因此无需与另一个助记符进行类比。此外，"pshuf" 与 "shuf" 或 "perm" 相比有点尴尬，所以我明白他们为什么想要其他东西作为压缩整数。

请注意，“shuf”名称一直追溯到 SSE1 shufps，由 Pentium III (Katmai) 与 MMX2 pshufw mm, mm, imm8 同时引入。

P5 Pentium MMX 没有任何名为 shuf/perm 指令的指令，只有 punpckl/h 各种大小的随机播放。

https://nasm.us/doc/nasmdocb.html#section-B.1.7（该 NASM 附录很有帮助，因为它按介绍顺序将助记符分类。这让我注意到 AVX512 中的 vshuff32x4 助记符在我认为他们已经切换到调用所有内容之后“烫发”。）

【讨论】：

优秀的答案。 _mm256_permutexvar_ps 似乎从内在函数指南中消失了？
@BeeOnRope：在 ISA 参考文献中。内在函数指南仅列出 _mm256_permutevar8x32_ps 对应 vpermps 和 _mm256_permute4x64_pd 对应 vpermpd。英特尔在那里真的走得很深，编造了听起来像 AVX512 的名称，其中每个元素的掩蔽很重要。我没有检查哪些编译器支持哪个名称。我以前遇到过这种情况，但我忘记了我当时发现的情况。