用于替换值的内部 SIMD 指令

Question

我想知道如何替换 Vector128<byte> 中的字节值

我认为可以假设下面的代码中我们有一个resultvector 这些价值观：

在这里我想创建一个新向量，其中所有“0”都将替换为“2” 并且所有“1”都将被替换为“0”，如下所示：

我不确定这是否有内在函数或如何实现？

谢谢！

        //Create array
        byte[] array = new byte[16];
        for (int i = 0; i < 4; i++) { array[i] = 0; }
        for (int i = 4; i < 8; i++) { array[i] = 1; }
        for (int i = 8; i < 16; i++) { array[i] = 0; }


        fixed (byte* ptr = array)
        {
            byte* pointarray = &*((byte*)(ptr + 0)); 
            System.Runtime.Intrinsics.Vector128<byte> resultvector = System.Runtime.Intrinsics.X86.Avx.LoadVector128(&pointarray[0]);

            //<0,0,0,0,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0>
            //resultvector
        }

Answer 1

该指令是 pshufb，在现代 .NET 中以 Avx2.Shuffle 和 Ssse3.Shuffle 的形式提供 16 字节版本。两者都非常快，在现代 CPU 上只有 1 个周期的延迟。

将您的源数据传递给 shuffle control mask 参数，并为第一个参数设置一个特殊值，即被打乱的字节，如下所示：

// Create AVX vector with all zeros except the first byte in each 16-byte lane which is 2
static Vector256<byte> makeShufflingVector()
{
    Vector128<byte> res = Vector128<byte>.Zero;
    res = Sse2.Insert( res.AsInt16(), 2, 0 ).AsByte();
    return Vector256.Create( res, res );
}

有关详细信息，请参阅 this article 第 18 页上的 _mm_shuffle_epi8 部分。

更新：如果您没有 SSSE3，您可以在 SSE2 中执行相同操作，只需 2 条指令而不是 1 条：

static Vector128<byte> replaceZeros( Vector128<byte> src )
{
    src = Sse2.CompareEqual( src, Vector128<byte>.Zero );
    return Sse2.And( src, Vector128.Create( (byte)2 ) );
}

顺便说一句，.NET 中有一个 performance problem 可以防止编译器在循环之外加载常量。如果您要在循环中调用该方法并希望最大限度地提高性能，请考虑将两个常量向量（0 和 2）作为方法参数传递。