与 SSE 的 128 位哈希比较答案

【问题标题】：128bit hash comparison with SSE与 SSE 的 128 位哈希比较
【发布时间】：2011-05-30 20:54:03
【问题描述】：

在我当前的项目中，我必须比较 128 位值（实际上是 md5 哈希），我认为可以通过使用 SSE 指令来加速比较。我的问题是我无法找到关于 SSE 说明的好的文档；我正在寻找一个 128 位整数比较指令，让我知道一个散列是否更大、更小或等于另一个。这样的指令存在吗？

PS：目标机器是带有SSE2指令的x86_64服务器；我也对同一工作的 NEON 指令感兴趣。

【问题讨论】：

标签： c assembly inline-assembly sse neon

【解决方案1】：

SSE 或 NEON 指令集中没有 128 位整数比较指令。

SSE4.1 添加了向量 64 位整数比较：PCMPEQQ 和 PCMPGTQ，但由于它们的实现方式，将它们中的两个组合成 128 位比较并不简单。

在 x86_64 上完成 128 位比较的首选方法是对高位字使用 64 位比较，然后仅在高位字比较相等时对低位字进行额外的 64 位比较：

    cmp {ahi}, {bhi}
    jne  0f
    cmp {alo}, {blo}
0:  // flags are now set as though a comparison of unsigned 128-bit values
    // was performed; signed comparisons are a bit different.

在 ARM 上，通常的习惯用法是一系列条件比较，以便根据需要设置标志。

【讨论】：

实际上这可以使用 x86 的两条指令来实现，请参阅我的回答。
@drhirsch：那只能让你测试相等性。提问者想要订购。
我没有仔细阅读这个问题。但有时一个快速的 128 位平等测试会派上用场，所以也许我的答案还是有用的。

【解决方案2】：

实际上，两个值a 和b 的 128 位比较可以使用 SSE 4.1 与两条指令和一个备用寄存器之前设置为零。

在 x86 汇编中，使用旧版 128 位 SSE：

    pxor    %xmm2, %xmm2     # set xmm2 to zero. Should be moved out of the loop.

    # compare %xmm0 to %xmm1 for equality
    pxor    %xmm0, %xmm1     # xmm1 is zero if both operands are equal
    ptest   %xmm2, %xmm1     # test not(xmm2) and xmm1. If any bit in xmm1 is set
    jc      equal            # the carry flag is cleared.
not_equal:
    ...        
equal:

首选在 C 中使用内部函数，因为它们会自动受益于 AVX 3 操作数语法，这实际上节省了大量的 SSE 寄存器移动。

static const __m128i zero = {0};

inline bool compare128(__m128i a, __m128i b) {
    __m128i c = _mm_xor_si128(a, b);
    return _mm_testc_si128(zero, c);
}

这编译成与上面类似的东西，特别是 bool 临时被折叠并直接使用进位标志。

【讨论】：

+1，尽管您可以使用 _mm_setzero_si128() 而不是静态 const zero 变量。
同时完全放弃 zero 并仅使用 return _mm_testz_si128(c,c) 似乎会生成更紧凑的代码。见stackoverflow.com/q/10175711
这会检查是否相等，但 OP 说 I'm searching for a 128bit integer comparison instruction that let me know if one hash is larger, smaller or equal to another.

【解决方案3】：

PCMPGT 不会比较整个 128 位，它总是使用较小的单元并产生单独的结果。此外，它适用于有符号值，这使事情变得更加复杂。

如果您在 64 位模式下运行，我认为使用两个本机 64 位减法或比较会最快。

不知道为什么找不到文档，都在intel instruction set reference。

【讨论】：