如何使用SIMD指令交換值？

Question

我想交換兩個256位向量A和B中的16位值。夢幻般的方法是找到一個內置指令來完成它。不幸的是，我找不到，我認爲這項工作沒有任何指示。諸如洗牌，置換，混合等指令保留或破壞目的地中的值。是什麼我在尋找如下：

vector A : |a0|a1|a2|a3|a4|a5|a6|a7||a8|a9|a10|a11|a12|a13|a14|a15| 
Vector B : |b0|b1|b2|b3|b4|b5|b6|b7||b8|b9|b10|b11|b12|b13|b14|b15| 
//After swapping 
Vector A : |a0|a1|b2|a3|a4|b5|a6|a7||b8|a9|a10|b11|a12|a13|b14|a15| 
Vector B : |b0|b1|a2|b3|b4|a5|b6|b7||a8|b9|b10|a11|b12|b13|a14|b15| 

所以現在的問題是：什麼是交換兩個向量同時也有許多整理指令以最快的方式？

我已實現了以下程序：

#include <x86intrin.h> 
#include <stdio.h> 

void printVeci16(__m256i vec) 
{ 
    unsigned short int tempi16[16]; 
    _mm256_store_si256((__m256i *)&tempi16[0], vec); 
    printf("[0]=%2u, [1]=%2u, [2]=%2u, [3]=%2u, [4]=%2u, [5]=%2u, [6]=%2u, [7]=%2u,... [8]=%2u, [9]=%2u, [10]=%2u, [11]=%2u, [12]=%2u, [13]=%2u, [14]=%2u, [15]=%2u \n\n", 
    tempi16[0],tempi16[1],tempi16[2],tempi16[3],tempi16[4],tempi16[5],tempi16[6], tempi16[7],tempi16[8],tempi16[9],tempi16[10],tempi16[11],tempi16[12],tempi16[13],tempi16[14],tempi16[15]) ; 

} 

int main() 
{ 
    short x[16], y[16]; 
    __m256i a, b, temp_a, temp_b; 
    __m256i mask = _mm256_set_epi8(0,0, 0x80,0x80, 0,0, 0,0, 0x80,0x80, 0,0, 0,0  ,0x80,0x80, 0,0, 0,0, 0x80,0x80, 0,0, 0,0, 0x80,0x80, 0,0, 0,0); 

    for(int i=0; i<16; i++) {x[i] = i+1; y[i] = i+17;} // make some values for vectors 

    a = _mm256_loadu_si256((__m256i*)x); 
    b = _mm256_loadu_si256((__m256i*)y); 

    printf(" original a : "); printVeci16(a); 
    printf(" original b : "); printVeci16(b); 

    temp_a = _mm256_blendv_epi8 (a, b, mask); 
    temp_b = _mm256_blendv_epi8 (b, a, mask); 

    a = temp_a; 
    b = temp_b; 

    printf("swap   a : ");printVeci16(a); 
    printf("swap   b : ");printVeci16(b); 

    return 0; 


} 

和出放是在這裏：

original  a : [0]= 1, [1]= 2, [2]= 3, [3]= 4, [4]= 5, [5]= 6, [6]= 7, [7]= 8,... [8]= 9, [9]=10, [10]=11, [11]=12, [12]=13, [13]=14, [14]=15, [15]=16 

original  b : [0]=17, [1]=18, [2]=19, [3]=20, [4]=21, [5]=22, [6]=23, [7]=24,... [8]=25, [9]=26, [10]=27, [11]=28, [12]=29, [13]=30, [14]=31, [15]=32 

swap   a : [0]= 1, [1]= 2, [2]=19, [3]= 4, [4]= 5, [5]=22, [6]= 7, [7]= 8,... [8]=25, [9]=10, [10]=11, [11]=28, [12]=13, [13]=14, [14]=31, [15]=16 

swap   b : [0]=17, [1]=18, [2]= 3, [3]=20, [4]=21, [5]= 6, [6]=23, [7]=24,... [8]= 9, [9]=26, [10]=27, [11]=12, [12]=29, [13]=30, [14]=15, [15]=32 

似乎不錯，但大約交換不同的元素是什麼？ 例如：

vector A : |a0|a1|a2|a3|a4|a5|a6|a7||a8|a9|a10|a11|a12|a13|a14|a15| 
Vector B : |b0|b1|b2|b3|b4|b5|b6|b7||b8|b9|b10|b11|b12|b13|b14|b15| 
//After swapping 
Vector A : |a0|b0|a2|a3|b3|a5|a6|b6||a8|a9 |b9 |a11|a12|b12|a14|a15| 
Vector B : |a1|b1|b2|a4|b4|b5|a7|b7||b8|a10|b10|b11|a13|b13|b14|b15| 

它需要另一個實現嗎？有更好的交換方法嗎？

我想用一個內聯函數概括這個操作。但身體是空的，需要一些建議。

inline _mm256_swap_epi16(__m256i a, __m256i b, __m256i mask) 
{ 
    //... 
} 

Answer 1

實際上，您執行兩個操作（shuffle和swap）。所以，我可以建議一個解決方案：

inline void _mm256_shuffle_swap_epi16(__m256i & a, __m256i & b, 
    const __m256i & shuffle, const __m256i & swap) 
{ 
    __m256i a_shuffled = _mm256_shuffle_epi8(a, shuffle); 
    __m256i b_shuffled = _mm256_shuffle_epi8(b, shuffle); 
    a = _mm256_blendv_epi8(a_shuffled, b_shuffled, swap); 
    b = _mm256_blendv_epi8(b_shuffled, a_shuffled, swap); 
} 

如果需要洗牌256位向量的全部長度內的值我會建議使用下一個函數，而不是_mm256_shuffle_epi8（）：

const __m256i K0 = _mm256_setr_epi8(
    0x70, 0x70, 0x70, 0x70, 0x70, 0x70, 0x70, 0x70, 0x70, 0x70, 0x70, 0x70, 0x70, 0x70, 0x70, 0x70, 
    0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF0); 

const __m256i K1 = _mm256_setr_epi8(
    0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF0, 0xF0, 
    0x70, 0x70, 0x70, 0x70, 0x70, 0x70, 0x70, 0x70, 0x70, 0x70, 0x70, 0x70, 0x70, 0x70, 0x70, 0x70); 

inline const __m256i Shuffle(const __m256i & value, const __m256i & shuffle) 
{ 
    return _mm256_or_si256(_mm256_shuffle_epi8(value, _mm256_add_epi8(shuffle, K0)), 
     _mm256_shuffle_epi8(_mm256_permute4x64_epi64(value, 0x4E), _mm256_add_epi8(shuffle, K1))); 
}