向另一個向量廣播特定向量元素

Question

如何從__m256向量中的索引中提取單個浮點數並將其廣播到結果向量？

僞代碼：

__m256 input = { 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 }; 
__m256 output = __mm256_selectidx(input, 2); 

// output [0 .. 7] now consists of input[2], that is, {4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4} 

相關功能似乎是提取/插入或置換，但文檔是稀缺的/我真的不明白。廣播系列也看起來不錯，但只適用於內存操作數？

Answer 1

對於AVX-只（即沒有AVX2），你可以這樣做：

#include <stdio.h> 
#include <immintrin.h> 

#define _mm256_selectidx(v, i) ({\ 
    __m256 vt = _mm256_permute2f128_ps(v, v, (i >> 2) | ((i >> 2) << 4)); \ 
    vt = _mm256_permute_ps(vt, _MM_SHUFFLE(i & 3, i & 3, i & 3, i & 3)); \ 
}) 

int main(void) 
{ 
    __m256 v0 = _mm256_setr_ps(2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9); 
    __m256 v1 = _mm256_selectidx(v0, 2); 
    float f0[8], f1[8]; 

    _mm256_storeu_ps(f0, v0); 
    _mm256_storeu_ps(f1, v1); 

    printf("v0: %g %g %g %g %g %g %g %g\n", f0[0], f0[1], f0[2], f0[3], f0[4], f0[5], f0[6], f0[7]); 
    printf("v1: %g %g %g %g %g %g %g %g\n", f1[0], f1[1], f1[2], f1[3], f1[4], f1[5], f1[6], f1[7]); 

    return 0; 
} 

測試：

$ gcc -Wall -mavx test_avx_select.c && ./a.out 
v0: 2 3 4 5 6 7 8 9 
v1: 4 4 4 4 4 4 4 4 

請注意，此代碼使用gcc擴展來表示宏，它可以像函數一樣行事 - 如果您使用的編譯器不支持此擴展，那麼您可能需要使用內聯函數，並希望編譯器可以處理AVX內在函數所需的編譯時常量。

Answer 2

如果你有AVX2然後可以使用_mm256_permutevar8x32_ps：

#define _mm256_selectidx(v, i) _mm256_permutevar8x32_ps(v, _mm256_set1_epi32(i)) 

顯然，這將產生幾個指令，這取決於你的編譯器如何處理_mm256_set1_epi32以及是否元素索引是一個編譯時間常數或沒有。

演示：

#include <stdio.h> 
#include <immintrin.h> 

#define _mm256_selectidx(v, i) _mm256_permutevar8x32_ps(v, _mm256_set1_epi32(i)) 

int main(void) 
{ 
    __m256 v0 = _mm256_setr_ps(2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9); 
    __m256 v1 = _mm256_selectidx(v0, 2); 
    float f0[8], f1[8]; 

    _mm256_storeu_ps(f0, v0); 
    _mm256_storeu_ps(f1, v1); 

    printf("v0: %g %g %g %g %g %g %g %g\n", f0[0], f0[1], f0[2], f0[3], f0[4], f0[5], f0[6], f0[7]); 
    printf("v1: %g %g %g %g %g %g %g %g\n", f1[0], f1[1], f1[2], f1[3], f1[4], f1[5], f1[6], f1[7]); 

    return 0; 
} 

測試：

$ gcc -Wall -mavx2 test_avx2_select.c && ./a.out 
v0: 2 3 4 5 6 7 8 9 
v1: 4 4 4 4 4 4 4 4 

Answer 3

對於SSE很簡單得多 - 你可以用_mm_shuffle_ps：

#include <stdio.h> 
#include <xmmintrin.h> 

#define _mm_selectidx(v, i) _mm_shuffle_ps(v, v, _MM_SHUFFLE(i, i, i, i)) 

int main(void) 
{ 
    __m128 v0 = _mm_setr_ps(2, 3, 4, 5); 
    __m128 v1 = _mm_selectidx(v0, 2); 
    float f0[4], f1[4]; 

    _mm_storeu_ps(f0, v0); 
    _mm_storeu_ps(f1, v1); 

    printf("v0: %g %g %g %g\n", f0[0], f0[1], f0[2], f0[3]); 
    printf("v1: %g %g %g %g\n", f1[0], f1[1], f1[2], f1[3]); 

    return 0; 
} 

測試：

$ gcc -Wall -msse test_sse_select.c && ./a.out 
v0: 2 3 4 5 
v1: 4 4 4 4