从 __m128i 中查找 min/max 值

Question

我想使用 SIMD 操作将 minimum/maximum 值放入字节数组中。到目前为止，我能够遍历数组并将 minimum/maximum 值存储到 __m128i 变量中，但这意味着我正在寻找的值与其他值混合在一起（确切地说是另外 15 个）。

我发现了这些关于浮动的讨论 here and here for integer, and this page，但我不明白它是如何工作的 _mm_shuffle*。所以我的问题是：

我必须执行哪些 SIMD 操作才能从 __m128i 变量中提取最小/最大字节（或无符号字节）值？
_mm_shuffle* 是如何工作的？当我在线查看 "minimal" 文档时，我不明白。我知道它与 _MM_SHUFFLE macro 有关，但我不明白这个例子。

Answer 1

这是 uint8_t 的水平最大值示例：

#include "tmmintrin.h" // requires SSSE3

__m128i _mm_hmax_epu8(const __m128i v)
{
    __m128i vmax = v;

    vmax = _mm_max_epu8(vmax, _mm_alignr_epi8(vmax, vmax, 1));
    vmax = _mm_max_epu8(vmax, _mm_alignr_epi8(vmax, vmax, 2));
    vmax = _mm_max_epu8(vmax, _mm_alignr_epi8(vmax, vmax, 4));
    vmax = _mm_max_epu8(vmax, _mm_alignr_epi8(vmax, vmax, 8));

    return vmax;
}

将在所有元素中返回最大值。如果您需要该值作为标量，请使用 _mm_extract_epi8.

对于 min 和 signed min/max.

如何调整它应该是相当明显的

Answer 2

或者，转换为单词并使用 phminposuw（未测试）

int hminu8(__m128i x)
{
  __m128i l = _mm_unpacklo_epi8(x, _mm_setzero_si128());
  __m128i h = _mm_unpackhi_epi8(x, _mm_setzero_si128());
  l = _mm_minpos_epu16(l);
  h = _mm_minpos_epu16(h);
  return _mm_extract_epi16(_mm_min_epu16(l, h), 0);
}

根据我的快速计算，延迟比 min/shuffle 级联差一点，但吞吐量好一点。 phminposuw 的链接答案可能更好。适用于无符号字节（但未测试）

uint8_t hminu8(__m128i x)
{
  x = _mm_min_epu8(x, _mm_srli_epi16(x, 8));
  x = _mm_minpos_epu16(x);
  return _mm_cvtsi128_si32(x);
}

您也可以将它用于 max，但需要一些开销：补充输入和结果。

从 __m128i 中查找 min/max 值

Find min/max value from a __m128i

c++

x86

sse

simd