仅使用 SSE2 提取 SSE shuffled 32 位值

Question

我正在尝试以有效的方式从 128 位寄存器中提取 4 个字节。问题是每个值都在一个单独的 32 位 {120,0,0,0,55,0,0,0,42,0,0,0,120,0,0,0} 中。我想以{120,55,42,120} 的形式将 128 位转换为 32 位。

“原始”代码如下所示：

__m128i byte_result_vec={120,0,0,0,55,0,0,0,42,0,0,0,120,0,0,0};
unsigned char * byte_result_array=(unsigned char*)&byte_result_vec;
result_array[x]=byte_result_array[0];
result_array[x+1]=byte_result_array[4];
result_array[x+2]=byte_result_array[8];
result_array[x+3]=byte_result_array[12];  

我的 SSSE3 代码是：

unsigned int * byte_result_array=...;
__m128i byte_result_vec={120,0,0,0,55,0,0,0,42,0,0,0,120,0,0,0};
const __m128i eight_bit_shuffle_mask=_mm_set_epi8(1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,0,4,8,12);    
byte_result_vec=_mm_shuffle_epi8(byte_result_vec,eight_bit_shuffle_mask);
unsigned int * byte_result_array=(unsigned int*)&byte_result_vec;
result_array[x]=byte_result_array[0];

如何使用 SSE2 有效地做到这一点。 SSSE3 或 SSE4 有更好的版本吗？

Answer 1

您可以查看a previous answer of mine 以获取对此和反向操作的一些解决方案。

特别是在 SSE2 中，您可以首先将 32 位整数打包成有符号的 16 位整数并饱和：

byte_result_vec = _mm_packs_epi32(byte_result_vec, byte_result_vec);

然后我们使用无符号饱和将这些 16 位值打包成无符号 8 位值：

byte_result_vec = _mm_packus_epi16(byte_result_vec, byte_result_vec);

然后我们终于可以从寄存器的低 32 位获取我们的值了：

int int_result = _mm_cvtsi128_si32(byte_result_vec);
unsigned char* byte_result_array = (unsigned char*)&int_result;
result_array[x]   = byte_result_array[0];
result_array[x+1] = byte_result_array[1];
result_array[x+2] = byte_result_array[2];
result_array[x+3] = byte_result_array[3];

编辑： 以上假设 8 位字最初位于其各自 32 位字的低字节中，其余部分填充 0s，否则它们将得到在饱和包装过程中被夹住。因此操作如下：

             byte   15                               0
                    0 0 0 D  0 0 0 C  0 0 0 B  0 0 0 A

_mm_packs_epi32 ->  0 D 0 C  0 B 0 A  0 D 0 C  0 B 0 A

_mm_packus_epi16 -> D C B A  D C B A  D C B A  D C B A
                                               ^^^^^^^

_mm_cvtsi128_si32 -> int DCBA, laid out in x86 memory as bytes A B C D

-> reinterpreted as unsigned char array { A, B, C, D }

如果不感兴趣的字节最初没有用0s 填充，则必须事先将它们屏蔽掉：

byte_result_vec = _mm_and_si128(byte_result_vec, _mm_set1_epi32(0x000000FF));

或者如果感兴趣的字节最初在高字节中，则必须事先将它们转移到低字节中：

byte_result_vec = _mm_srli_epi32(byte_result_vec, 24);

或者，如果你真的想要{ D, C, B, A }（我从你的问题中并不完全清楚），那么这相当于只是在分配中切换数组索引（或交替执行 32 位随机播放（@ 987654331@) 事先在初始 SSE 寄存器上）。