SSE 内在函数中的 if/else 语句

Question

我正在尝试使用 SSE 内在函数优化一小段代码（我是该主题的初学者），但我对条件的使用有点困惑。

我原来的代码是：

unsigned long c;
unsigned long constant = 0x12345678;
unsigned long table[256];
int n, k;

for( n = 0; n < 256; n++ )
{
  c = n;
  for( k = 0; k < 8; k++ )
    {
      if( c & 1 ) c = constant ^ (c >> 1);
      else c >>= 1;
    }
  table[n] = c;
}

这段代码的目标是计算一个crc表（常数可以是任何多项式，它在这里不起作用），

我想我的优化代码会是这样的：

__m128 x;
__m128 y;
__m128 *table;

x = _mm_set_ps(3, 2, 1, 0);
y = _mm_set_ps(3, 2, 1, 0);
//offset for incrementation
offset = _mm_set1_ps(4);

for( n = 0; n < 64; n++ )
{
    y = x;
    for( k = 0; k < 8; k++ )
    {
        //if do something with y
        //else do something with y
    }
    table[n] = y;
    x = _mm_add_epi32 (x, offset);
}

我不知道如何检查 if-else 语句，但我怀疑有一个聪明的技巧。有人知道如何做到这一点吗？

（除此之外，我的优化可能相当差 - 任何建议或更正都会得到最大的同情）

Answer 1

您可以完全摆脱 if/else。在我生成 MMX 汇编代码的时代，这是一项常见的编程活动。让我从对“假”语句的一系列改造开始：

c >>= 1;

c = c >> 1;

c = 0 ^ (c >> 1);

为什么我要引入异或？因为异或也出现在“true”语句中：

c = constant ^ (c >> 1);

注意到相似性了吗？在“真”部分中，我们与常数进行异或，而在假部分中，我们与零进行异或。

现在我将向您展示整个 if/else 语句的一系列转换：

if (c & 1)
    c = constant ^ (c >> 1);          // same as before
else
    c =        0 ^ (c >> 1);          // just different layout

if (c & 1)
    c =  constant      ^ (c >> 1);
else
    c = (constant & 0) ^ (c >> 1);    // 0 == x & 0

if (c & 1)
    c = (constant & -1) ^ (c >> 1);   // x == x & -1
else
    c = (constant &  0) ^ (c >> 1);

现在，两个分支仅在二进制与的第二个参数上有所不同，这可以根据条件本身进行简单计算，从而使我们能够摆脱 if/else：

c = (constant & -(c & 1)) ^ (c >> 1);

免责声明：此解决方案仅适用于二进制补码架构，其中 -1 表示“所有位设置”。

Answer 2

SSE 的想法是构建两个结果，然后将结果混合在一起。

例如：

__m128i mask = ...; // some way to build mask[n] = 0x1
__m128i constant = ...;

__m128i tmp_c = _mm_xor_si128( _mm_srli_epis32( c, 1 ), constant );
__m128i tmp_c2 = _mm_srli_epis32( c, 1 );

__m128i v = _mm_cmpeq_epi32( c, mask );
tmp_c = _mm_and_epi32( tmp_c, mask );
tmp_c2 = _mm_andnot_si128( mask, tmp_c2 );
c = _mm_or_si128( tmp_c, tmp_c2 );
// or in sse4_1
c = _mm_blendv_epi8( tmp_c, tmp_c2, mask );

另外注意，这不是完整的代码，只是为了演示原理。

Answer 3

高效计算 CRC 的第一步是使用比位更宽的基本单位。有关操作方法的示例，请参阅此处每个字节这个字节。