如何在只有 SSE2 的 m128i 中的某个索引处设置 int32 值？答案

【问题标题】：how to set a int32 value at some index within an m128i with only SSE2?如何在只有 SSE2 的 m128i 中的某个索引处设置 int32 值？
【发布时间】：2021-07-15 21:34:12
【问题描述】：

是否有可以在 m128i 中设置单个 int32 值的 SSE2 内在函数？

例如在已经包含 1,2,3,4 的 m128i 上的索引 1 处设置值 1000？（结果为 1,1000,3,4）

【问题讨论】：

标签： c++ sse simd intrinsics sse2

【解决方案1】：

如果 SSE4 可用，请使用

__m128i _mm_insert_epi32 (__m128i a, int i, const int imm8)

如果你仅限于 SSE2，则需要将其拆分为两个调用

__m128i _mm_insert_epi16 (__m128i a, int i, const int imm8)

return _mm_insert_epi16(_mm_insert_epi16(a, 1000, 2), 0, 3);

在a 的通道 1 上设置 1000，解释为整数向量。

在 SSE3 可用的情况下，我认为移位/改组序列会更有效：

a = _mm_shuffle_epi32(a, 0xe0);      // shuffle as 3 2 0 ?
__m128i b = _mm_cvtsi32_si128(value);
b = _mm_alignr_epi8(b, a, 4);        // value 3 2 0
return  _mm_shuffle_epi32(b, 0x5c);  // 3 2 value 0

如果value 在 64 位寄存器中，则可以使用 _mm_cvtsi64_si128。

当启用 SSE4 时，Gcc 能够将存储加载序列转换为 pinsrd xmm0, eax, 1，但在没有 -msse4 的情况下给出了相当复杂的序列。

    movd    eax, xmm0
    movaps  XMMWORD PTR [rsp-24], xmm0
    movabs  rdx, 4294967296000
    or      rax, rdx
    mov     QWORD PTR [rsp-24], rax
    movdqa  xmm0, XMMWORD PTR [rsp-24]
    ret

OTOH clang 尊重存储、修改堆栈、加载范例。

    movaps  xmmword ptr [rsp - 24], xmm0
    mov     dword ptr [rsp - 20], 1000
    movaps  xmm0, xmmword ptr [rsp - 24]
    ret

可能总冠军是存储/修改/加载组合，它还具有免费的可编程索引。所有其他都需要硬编码的立即数，包括那些使用插入内在函数的。

__m128i store_modify_load(__m128i a, int value, size_t index) {
   alignas(16) int32_t tmp[4] = {};
   _mm_store_si128(reinterpret_cast<__m128i*>(tmp), a);
   tmp[index] = value;
   return  _mm_load_si128(reinterpret_cast<__m128i*>(tmp));
}

请参阅produced assembly in godbolt。

【讨论】：

SSE2 或 SSE3。你能给我看一个“双重”电话的例子吗？
将int32的低16位设置为索引j*2，将高16位设置为索引j*2+1。
@markzzz：请注意，2x pinsrw 效率相当低，尽管在某些情况下，如果您只有 1 个要替换的元素，仍然比向量存储/标量存储/向量重新加载（存储转发停止）要好。如果您可以以另一种方式将新的 32 位元素混洗或混合到您的向量中，那就更好了。例如用movss 替换低元素，或者shufps 或punpcklqdq 或者如果你想替换一对元素（并且可以选择移动现有元素）。
（我建议在您的答案中包含您的 Godbolt 链接以供其他人使用，除非您试图将商店/重新加载示例从新手手中：P）太糟糕了关于海合会；我猜那是因为它将__m128i 定义为两个long long 元素的向量，这使得它的优化器全部交叉。看起来一团糟。
我添加了 store_modify_load 例程，这可能是清除任意索引的最佳方法。