如何优化一个循环？答案

【问题标题】：How to optimize a cycle?如何优化一个循环？
【发布时间】：2011-04-28 13:42:29
【问题描述】：

我有以下瓶颈功能。

typedef unsigned char byte;
void CompareArrays(const byte * p1Start, const byte * p1End, const byte * p2, byte * p3)
{
     const byte b1 = 128-30;
     const byte b2 = 128+30;
     for (const byte * p1 = p1Start; p1 != p1End; ++p1, ++p2, ++p3) {
        *p3 = (*p1 < *p2 ) ? b1 : b2;
    }
}

我想用 SSE2 内部函数替换 C++ 代码。我试过_mm_cmpgt_epi8，但它使用了有符号比较。我需要无符号比较。

有什么技巧（SSE、SSE2、SSSE3）可以解决我的问题吗？

注意： 在这种情况下我不想使用多线程。

【问题讨论】：

您知道您的目标处理器架构是什么吗？一次使用一个 64 位字块（位旋转以在寄存器中进行比较）可以在一定程度上减少内存总线争用。编译器的汇编代码应该有助于提供思路... ...而且 SSE 不是用于浮点运算，而不是整数运算吗？
SSE 有一些整数指令。
为什么不让他们签名呢？在比较之前对每个元素进行简单的 XOR 0x80 即可完成这项工作。

标签： c++ optimization assembly intrinsics sse2

【解决方案1】：

是的，SSE 在这里不起作用。您可以使用 OpenMP 在多核计算机上提高此代码性能：

void CompareArrays(const byte * p1Start, const byte * p1End, const byte * p2, byte * p3) { 常量字节 b1 = 128-30; 常量字节 b2 = 128+30; int n = p1End - p1Start; #pragma omp 并行 for (int i = 0; i

【讨论】：

@VJo - 是的，当然。在单核计算机上，此代码的执行与问题中的原始代码完全相同。

【解决方案2】：

使用 pcmpeqb 并成为你的力量。

【讨论】：

pcmpeqb 是对相等的检查。我需要更少的比较。
啊是的。然后是 pcmpgtb。仍然使用电源。但明智的。
OP 需要无符号比较。

【解决方案3】：

你可以从你的数字中减去 127，然后使用 _mm_cmpgt_epi8

【讨论】：

这似乎是正确的答案。但我认为你的 127 必须用 128 替换。或者用 128 异或。
问题是我认为 MMX 中只有一个打包添加，这是一个完全不同的寄存器集。

【解决方案4】：

是的，这可以在 SIMD 中完成，但制作掩码需要几个步骤。

我认为，Ruslik 是对的。您想用 0x80 对每个组件进行异或，以翻转有符号和无符号比较的意义。 _mm_xor_si128 (PXOR) 让你明白——在将掩码加载到 SIMD 寄存器之前，你需要在某处将掩码创建为静态字符数组。然后 _mm_cmpgt_epi8 给你一个掩码，你可以使用按位与（例如_mm_and_si128）来执行掩码移动。

【讨论】：

【解决方案5】：

与其抵消您的有符号值以使其无符号，一种稍微更有效的方法是执行以下操作：

使用_mm_min_epu8 获取p1、p2 的无符号最小值
使用_mm_cmpeq_epi8比较这个最小值与p2是否相等
对于 p1 = p2 的元素，结果掩码为 0xff
您现在可以将此掩码与 _mm_or_si128 和 _mm_andc_si128 一起使用来选择适当的 b1/b2 值

请注意，这总共是 4 条指令，而使用偏移量 + 带符号的比较方法则为 5 条。

【讨论】：

【解决方案6】：

很遗憾，上面的许多答案都不正确。让我们假设一个 3 位字：

无符号：4 5 6 7 0 1 2 3 == 有符号：-4 -3 -2 -1 0 1 2 3（位：100 101 110 111 000 001 010 011）

Paul R 的方法不正确。假设我们想知道 3 > 2.min(3,2) == 2，这表明是，所以该方法在这里有效。现在假设我们想知道如果 7 > 2。值 7 在有符号表示中为 -1，因此 min(-1,2) == -1，这错误地表明 7 不大于 2 无符号。

Andrey 的方法也不正确。假设我们想知道是否 7 > 2，或者 a = 7，并且 b = 2。值 7 在有符号表示中为 -1，因此第一项 (a > b) 失败，并且该方法表明 7 不大于大于 2。

但是，经过 Alexey 纠正的 BJobnh 的方法是正确的。只需从值中减去 2^(n-1)，其中 n 是位数。在这种情况下，我们将减去 4 以获得新的对应值：

旧签名：-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 => 新签名：0 1 2 3 -4 -3 -2 -1 == 新未签名 0 1 2 3 4 5 6 7。

换句话说，unsigned_greater_than(a,b) 等价于signed_greater_than(a - 2^(n-1), b - 2^(n-1))。

【讨论】：

如果您仔细查看我的回答，您会发现我正在使用 unsigned min 操作。