我應該計算__m128i寄存器的設定位數。 特別是,我應該使用以下方法編寫兩個可以計算寄存器位數的函數。快速計算__m128i寄存器中的設定位數
- 寄存器的設定位總數。
- 寄存器每個字節的設置位數。
是否有內部函數可以完全或部分地執行上述操作?
我應該計算__m128i寄存器的設定位數。 特別是,我應該使用以下方法編寫兩個可以計算寄存器位數的函數。快速計算__m128i寄存器中的設定位數
是否有內部函數可以完全或部分地執行上述操作?
以下是我在舊項目中使用的一些代碼(there is a research paper about it)。下面的函數popcnt8
計算每個字節中設置的位數。
僅SSE2版本(基於算法3在Hacker's Delight book):
static const __m128i popcount_mask1 = _mm_set1_epi8(0x77);
static const __m128i popcount_mask2 = _mm_set1_epi8(0x0F);
static inline __m128i popcnt8(__m128i x) {
__m128i n;
// Count bits in each 4-bit field.
n = _mm_srli_epi64(x, 1);
n = _mm_and_si128(popcount_mask1, n);
x = _mm_sub_epi8(x, n);
n = _mm_srli_epi64(n, 1);
n = _mm_and_si128(popcount_mask1, n);
x = _mm_sub_epi8(x, n);
n = _mm_srli_epi64(n, 1);
n = _mm_and_si128(popcount_mask1, n);
x = _mm_sub_epi8(x, n);
x = _mm_add_epi8(x, _mm_srli_epi16(x, 4));
x = _mm_and_si128(popcount_mask2, x);
return x;
}
SSSE3版本(由於Wojciech Mula):
static const __m128i popcount_mask = _mm_set1_epi8(0x0F);
static const __m128i popcount_table = _mm_setr_epi8(0, 1, 1, 2, 1, 2, 2, 3, 1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4);
static inline __m128i popcnt8(__m128i n) {
const __m128i pcnt0 = _mm_shuffle_epi8(popcount_table, _mm_and_si128(n, popcount_mask));
const __m128i pcnt1 = _mm_shuffle_epi8(popcount_table, _mm_and_si128(_mm_srli_epi16(n, 4), popcount_mask));
return _mm_add_epi8(pcnt0, pcnt1);
}
XOP版本(相當於SSSE3,但使用XOP指令這在AMD推土機上更快)
static const __m128i popcount_mask = _mm_set1_epi8(0x0F);
static const __m128i popcount_table = _mm_setr_epi8(0, 1, 1, 2, 1, 2, 2, 3, 1, 2, 2, 3, 2, 3, 3, 4);
static const __m128i popcount_shift = _mm_set1_epi8(-4);
static inline __m128i popcount8(__m128i n) {
const __m128i pcnt0 = _mm_perm_epi8(popcount_table, popcount_table, _mm_and_si128(n, popcount_mask));
const __m128i pcnt1 = _mm_perm_epi8(popcount_table, popcount_table, _mm_shl_epi8(n, popcount_shift));
return _mm_add_epi8(pcnt0, pcnt1);
}
功能下面離子popcnt64
計數比特在SSE的低和高的64位部分的數目寄存器:
SSE2版本:
static inline __m128i popcnt64(__m128i n) {
const __m128i cnt8 = popcnt8(n);
return _mm_sad_epu8(cnt8, _mm_setzero_si128());
}
XOP版本:
static inline __m128i popcnt64(__m128i n) {
const __m128i cnt8 = popcnt8(n);
return _mm_haddq_epi8(cnt8);
}
最後,函數popcnt128
以下統計整個128位寄存器的位數:
static inline int popcnt128(__m128i n) {
const __m128i cnt64 = popcnt64(n);
const __m128i cnt64_hi = _mm_unpackhi_epi64(cnt64, cnt64);
const __m128i cnt128 = _mm_add_epi32(cnt64, cnt64_hi);
return _mm_cvtsi128_si32(cnt128);
}
然而,爲了實現popcnt128
更有效的方式是使用硬件POPCNT指令(對處理器,所以支持它):
static inline int popcnt128(__m128i n) {
const __m128i n_hi = _mm_unpackhi_epi64(n, n);
#ifdef _MSC_VER
return __popcnt64(_mm_cvtsi128_si64(n)) + __popcnt64(_mm_cvtsi128_si64(n_hi));
#else
return __popcntq(_mm_cvtsi128_si64(n)) + __popcntq(_mm_cvtsi128_si64(n_hi));
#endif
}
看起來像你是所提及的研究論文的共同作者之一:-)對於' n'paste船員以及。您的解決方案是最新的。哈克特技不再是最新的。榮譽,夥計! –
哦,太糟糕了。您在ACM上發表了論文,因此我無法在不付15美元的情況下閱讀它:-( –
@NilsPipenbrinck,論文在會議網站上免費提供:meetings.computer.org/sc/2012/papers/1000a033。 pdf –
編輯:我想我不明白OP在找什麼,但我保持我的回答,以防其他人在這個問題上有用。
C提供了一些很好的按位操作。
下面是代碼來計數的整數設置的位數:
countBitsSet(int toCount)
{
int numBitsSet = 0;
while(toCount != 0)
{
count += toCount % 2;
toCount = toCount >> 1;
}
return numBitsSet;
}
說明:
toCount % 2
返回我們的整數的最後一位。 (除以二並檢查餘數)。我們將其添加到總計數中,然後將我們的toCount值的位移1。此操作應持續進行,直到toCount中沒有更多位(當toCount等於0時)
要計算特定字節中的位數,您需要使用掩碼。這裏有一個例子:
countBitsInByte(int toCount, int byteNumber)
{
int mask = 0x000F << byteNumber * 8
return countBitsSet(toCount & mask)
}
比方說,在我們的系統,我們認爲字節0的小端排序系統中至少顯著字節。我們想通過掩蓋設置爲0的位來創建一個新的toCount來傳遞給我們之前的countBitsSet函數。我們通過將一個滿字節的字節(用字母F表示)移動到我們想要的位置(byteNumber * 8代表一個字節中的8位),並使用我們的toCount變量執行按位與運算。
*有*內置(映射到CPU指令的內部函數,例如「POPCNT」),問題是關於在128位SSE(XMM)寄存器中計數置位,而不是在'int'中。 –
啊,我看到我並沒有完全理解這個問題。如果合適的話,我會編輯我的回覆並保持它的狀態,以防有人遇到這種情況。 –
C不提供「很好」的按位操作。你甚至不能進行算術右移!允許實現爲2的補碼,但是在簽名類型上有'>>'是邏輯轉換。但在實踐中,所有編譯人員實際上都希望使用這些編譯器,讓您在簽名類型上進行算術右移,因此,您的函數是負數「toCount」的無限循環。並且簽名的'%2'比'&1'需要更多的工作,因爲它必須爲負的奇數產生'-1'。但是(在普通編譯器上),如果'toCount'爲負值,那麼函數永遠不會返回,所以問題隱藏起來...... –
正如在第一評論說,海灣合作委員會3.4+提供了一個易於訪問(希望最佳)通過
int __builtin_popcount (unsigned int x) /* Returns the number of 1-bits in x. */
內置正如這裏所說: http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-3.4.3/gcc/Other-Builtins.html#Other%20Builtins
並不完全回答128位的問題,而是給一個不錯的答案,我已經當我降落在這裏的問題:)
這裏是關於Bit Twiddling Hacks - Counting Set Bits in Parallel一個版本鹼與命名類似的其他固有功能以及一些附加功能16個32和64位矢量
#include "immintrin.h"
/* bit masks: 0x55 = 01010101, 0x33 = 00110011, 0x0f = 00001111 */
static const __m128i m1 = {0x5555555555555555ULL,0x5555555555555555ULL};
static const __m128i m2 = {0x3333333333333333ULL,0x3333333333333333ULL};
static const __m128i m3 = {0x0f0f0f0f0f0f0f0fULL,0x0f0f0f0f0f0f0f0fULL};
static const __m128i m4 = {0x001f001f001f001fULL,0x001f001f001f001fULL};
static const __m128i m5 = {0x0000003f0000003fULL,0x0000003f0000003fULL};
__m128i _mm_popcnt_epi8(__m128i x) {
/* Note: if we returned x here it would be like _mm_popcnt_epi1(x) */
__m128i y;
/* add even and odd bits*/
y = _mm_srli_epi64(x,1); //put even bits in odd place
y = _mm_and_si128(y,m1); //mask out the even bits (0x55)
x = _mm_subs_epu8(x,y); //shortcut to mask even bits and add
/* if we just returned x here it would be like _mm_popcnt_epi2(x) */
/* now add the half nibbles */
y = _mm_srli_epi64 (x,2); //move half nibbles in place to add
y = _mm_and_si128(y,m2); //mask off the extra half nibbles (0x0f)
x = _mm_and_si128(x,m2); //ditto
x = _mm_adds_epu8(x,y); //totals are a maximum of 5 bits (0x1f)
/* if we just returned x here it would be like _mm_popcnt_epi4(x) */
/* now add the nibbles */
y = _mm_srli_epi64(x,4); //move nibbles in place to add
x = _mm_adds_epu8(x,y); //totals are a maximum of 6 bits (0x3f)
x = _mm_and_si128(x,m3); //mask off the extra bits
return x;
}
__m128i _mm_popcnt_epi16(__m128i x) {
__m128i y;
x = _mm_popcnt_epi8(x); //get byte popcount
y = _mm_srli_si128(x,1); //copy even bytes for adding
x = _mm_add_epi16(x,y); //add even bytes into the odd bytes
return _mm_and_si128(x,m4);//mask off the even byte and return
}
__m128i _mm_popcnt_epi32(__m128i x) {
__m128i y;
x = _mm_popcnt_epi16(x); //get word popcount
y = _mm_srli_si128(x,2); //copy even words for adding
x = _mm_add_epi32(x,y); //add even words into odd words
return _mm_and_si128(x,m5);//mask off the even words and return
}
__m128i _mm_popcnt_epi64(__m128i x){
/* _mm_sad_epu8() is weird
It takes the absolute difference of bytes between 2 __m128i
then horizontal adds the lower and upper 8 differences
and stores the sums in the lower and upper 64 bits
*/
return _mm_sad_epu8(_mm_popcnt_epi8(x),(__m128i){0});
}
int _mm_popcnt_si128(__m128i x){
x = _mm_popcnt_epi64(x);
__m128i y = _mm_srli_si128(x,8);
return _mm_add_epi64(x,y)[0];
//alternative: __builtin_popcntll(x[0])+__builtin_popcntll(x[1]);
}
爲什麼你需要在最初的步驟之後爲飽和的'adds'而不是常規的'add'?(儘管根據Agner Fog的指令表,「paddusb ''和'paddb'具有相同的性能,所以沒有足夠的理由來避免飽和添加,這真是令人驚訝。) –
最新的CPU還一個'POPCNT'(人口數)指令; GCC通過內置的['__builtin_popcount'](http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Other-Builtins.html)公開它。 –
請參閱http://graphics.stanford.edu/~seander/bithacks.html瞭解更多信息。 –
MS也有popcount函數...請參閱http://stackoverflow.com/questions/11114017/whats-the-difference-between-popcnt-and-mm-popcnt-u32 ...請注意,這些不一定比咬人;如果對數組中的位進行計數,某些bithack函數的速度會更快。 –