如何在256位AVX矢量中查找水平最大值

Question

我有一個__m256d矢量，它包含四個64位浮點值。
我需要找到向量元素的水平最大值並將結果存儲在雙精度標量值中;

我的嘗試都結束了使用了很多向量元素的混洗，使代碼不是非常優雅，也沒有效率。另外，我發現不可能只保留在AVX域名中。在某些時候，我不得不使用SSE 128位指令來提取最終的64位值。但是，我想在最後的聲明中被證明是錯誤的。

所以最理想的解決方案是：
1）只能使用AVX指令。 2）最小化指令的數量。 （我希望不超過3-4條指令）

話雖如此，任何優雅/高效的解決方案將被接受，即使它不符合上述指導原則。

感謝您的任何幫助。

-Luigi

Answer 1

我不認爲你能比4條指令做得更好：2次洗牌和2次比較。

__m256d x = ...; // input 

__m128d y = _mm256_extractf128_pd(x, 1); // extract x[2], and x[3] 
__m128d m1 = _mm_max_pd(x, y); // m1[0] = max(x[0], x[2]), m1[1] = max(x[1], x[3]) 
__m128d m2 = _mm_permute_pd(m1, 1); // set m2[0] = m1[1], m2[1] = m1[0] 
__m128d m = _mm_max_pd(m1, m2); // both m[0] and m[1] contain the horizontal max(x[0], x[1], x[2], x[3]) 

平凡的修改只有256位向量工作：

__m256d x = ...; // input 

__m256d y = _mm256_permute2f128_pd(x, x, 1); // permute 128-bit values 
__m256d m1 = _mm256_max_pd(x, y); // m1[0] = max(x[0], x[2]), m1[1] = max(x[1], x[3]), etc. 
__m256d m2 = _mm256_permute_pd(m1, 5); // set m2[0] = m1[1], m2[1] = m1[0], etc. 
__m256d m = _mm256_max_pd(m1, m2); // all m[0] ... m[3] contain the horizontal max(x[0], x[1], x[2], x[3]) 

（未經測試）

Answer 2

這樣做了矢量v1 = [A, B, C, D]的一般方法是

1. 置換v1到v2 = [C, D, A, B]（交換第0和第二元件，並且第一和第三的）
2. 採取最大;即v3 = max(v1,v2)。你現在有[max(A,C), max(B,D), max(A,C), max(B,D)]
3. 排列v3到v4，交換第0和第1元素，第2和第3元素。
4. 再次取最大值，即v5 = max(v3,v4)。現在，v5包含其所有組件中的水平最大值。

具體地爲AVX，所述置換可以用做_mm256_permute_pd和最大值可以用_mm256_max_pd來完成。我沒有準確的排列面具方便，但他們應該是相當簡單的弄清楚。

希望有所幫助。

Answer 3

//Use the code to find the horizontal maximum 
__m256 v1 = initial_vector;//example v1=[1 2 3 4 5 6 7 8] 
__m256 v2 = _mm256_permute_ps(v1,(int)147);//147 is control code for rotate left by upper 4 elements and lower 4 elements separately v2=[2 3 4 1 6 7 8 5] 
__m256 v3 = _mm256_max_ps(v1,v2);//v3=[2 3 4 4 6 7 8 8] 
__m256 v4 = _mm256_permute_ps(v3,(int)147);//v4=[3 4 4 2 7 8 8 6] 
__m256 v5 = _mm256_max_ps(v3,v4);//v5=[3 4 4 4 7 8 8 8] 
__m256 v6 = _mm256_permute_ps(v5,(int)147);//v6=[4 4 4 3 8 8 8 7] 
__m256 v7 = _mm256_max_ps(v5,v6);//contains max of upper four elements and lower 4 elements. v7=[4 4 4 4 8 8 8 8] 

//to get max of this horizontal array. Note that either upper or lower can contain the maximum 
float ALIGN max_array[8]; 
float horizontal_max; 
_mm256_store_ps(max_array, v7); 
if(max_array[0] > max_array[7]) 
{ 
    horizontal_max = max_array[0]; 
} 
else 
{ 
    horizontal_max = max_array[7]; 
}