在 x86-SSE 中将四个压缩单精度浮点转换为无符号双字

Question

在带有 SSE 扩展的 x86 中，有没有办法将四个压缩单精度浮点值转换为四个双字？ 最接近的指令是 CVTPS2PI，但它不能在两个 xmm 寄存器上执行，而应以CVTPS2PI MM, XMM/M64 给出。如果我想要<conversion_mnemonic> XMM, XMM/M128 之类的东西怎么办？

谢谢。 伊曼。

Answer 1

x86 在 AVX512 之前没有对 FPunsigned 的原生支持，使用 vcvtps2udq (https://www.felixcloutier.com/x86/vcvtps2udq)。对于标量，您通常只需转换为 64 位有符号 (cvtss2si rax, xmm0) 并取其低 32 位（在 EAX 中），但这不是 SIMD 的选项。

如果没有 AVX-512，理想情况下，您可以使用签名转换 (cvtps2dq) 并获得相同的结果。即如果你的浮点数是非负数并且INT_MAX (2147483647.0)。

有关相关的 double->uint64_t 转换，请参见 How to efficiently perform double/int64 conversions with SSE/AVX?。如果需要的话，全频的应该可以从 double->uint64_t 适应到 float->uint32_t。

另一种可能性（对于 32 位 float->uint32_t）只是范围转移到有符号的 FP，然后以整数形式返回。 INT32_MIN ^ convert(x + INT32_MIN)。但这引入了小整数的 FP 舍入，因为 INT32_MIN 在 -2²⁴ .. 2²⁴ 范围之外，float 可以表示每个整数。例如5 将在转换期间四舍五入到最接近的 2⁸ 倍数。所以那是不可用的；您需要尝试直接转换和范围移位转换，并且只有在直接转换给您0x80000000 时才使用范围移位转换。 （也许使用直接转换结果作为 SSE4 blendvps 的混合控制？）

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对于 float->int32_t 的打包转换，有 SSE2 cvtps2dq xmm, xmm/m128 docs。 （cvttps2dq 将截断向 0 转换，而不是当前的默认舍入模式（最近的，如果你没有改变它）。

任何小于 -0.5 的负浮点数都将转换为整数 -1 或更低；作为uint32_t，该位模式代表了一个巨大的数字。超出 -2³¹..2³¹-1 范围的浮点数将转换为 0x80000000，英特尔的“整数不定”值。

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如果你没有找到，只有 cvtps2pi 签名转换成 MMX 寄存器，你需要更好的地方去搜索：

• https://stackoverflow.com/tags/sse/info - 链接
• https://www.felixcloutier.com/x86/ x86 指令集列表。
• https://www.officedaytime.com/simd512e/simd.html - 按类别/功能列出的指令列表
• https://software.intel.com/sites/landingpage/IntrinsicsGuide/ - 为仅公开单个指令功能的内在函数列出了 asm 指令助记符。通常你最好用内在函数编写 C，而不是手工编写 asm，特别是如果你还不知道像 cvtps2dq 和 cvttps2dq 这样的相对常见/简单的指令。
• https://agner.org/optimize/ - 他的 asm 优化指南有一章是关于 SIMD 的，其中包含一个方便的表格，其中包含不同类型的数据移动指令。
• How can I convert an XMM register of single-precision floats to integers? - 指向正确方向的指针，但仅涵盖有符号转换。我没有找到完全相同的副本。