在 uint8x8_t 霓虹灯寄存器中找到最小值和最小元素的位置

Question

考虑这段代码：

uint8_t v[8] = { ... };
int ret = 256;
int ret_pos = -1;
for (int i=0; i<8; ++i)
{
    if (v[i] < ret)
    {
        ret = v[i];
        ret_pos = i;
    }
}

它找到最小元素的最小值和位置（ret 和 ret_pos）。在 arm neon 中，我可以使用 pairwise min 在 v 中找到最小元素，但是如何找到最小元素的位置？

更新：看我自己的回答，你有什么改进建议？

Answer 1

Pairwise min 允许您比较 2 个向量，找到每个对应单词之间的最小值。例如，如果您的 8 个数据点（可能需要更多的矢量化代码）被分成 2 个向量，您可以使用 pairwise min 来找到 4 对之间比较的最小值。

然后，您可以继续将数据拆分为更小的向量对，或者连续迭代这个包含 4 个条目的新向量以找到最小值。记下找到向量的位置，检查原始向量中的相同位置将得出最小值的位置。或者，您也可以使用向量比较来查找此值。

Answer 2

这是我花了一些时间摆弄位和数学之后的结果：

#define VMIN8(x, index, value)                               \
do {                                                         \
    uint8x8_t m = vpmin_u8(x, x);                            \
    m = vpmin_u8(m, m);                                      \
    m = vpmin_u8(m, m);                                      \
    uint8x8_t r = vceq_u8(x, m);                             \
                                                             \
    uint8x8_t z = vand_u8(vmask, r);                         \
                                                             \
    z = vpadd_u8(z, z);                                      \
    z = vpadd_u8(z, z);                                      \
    z = vpadd_u8(z, z);                                      \
                                                             \
    unsigned u32 = vget_lane_u32(vreinterpret_u32_u8(z), 0); \
    index = __lzcnt(u32);                                    \
    value = vget_lane_u8(m, 0);                              \
} while (0)


uint8_t v[8] = { ... };

static const uint8_t mask[] = { 0x80, 0x40, 0x20, 0x10, 0x08, 0x04, 0x02, 0x01 };
uint8x8_t vmask = vld1_u8(mask);

uint8x8_t v8 = vld1_u8(v);
int ret;
int ret_pos;
VMIN8(v8, ret_pos, ret);

其中 __lzcnt 是 clz（gcc 中的 __builtin_clz）。

这是它的工作原理。首先使用 pairwise min 将 uint8x8_t 的所有 u8 字段设置为最小值：

    uint8x8_t m = vpmin_u8(x, x);
    m = vpmin_u8(m, m);
    m = vpmin_u8(m, m);

然后使用向量比较将最小元素设置为所有 1，并将所有其他设置为零：

    uint8x8_t r = vceq_u8(x, m);

然后对包含值的掩码执行逻辑与：uint8_t mask[] {1<<7, 1<<6, 1<<5, ... 1<<1, 1<<0 };:

uint8x8_t z = vand_u8(vmask, r);

然后使用成对相加添加

的所有 8 个字节

z = vpadd_u8(z, z);
z = vpadd_u8(z, z);
z = vpadd_u8(z, z);

然后使用 clz 计算第一个最小元素的位置。

unsigned u32 = vget_lane_u32(vreinterpret_u32_u8(z), 0);
index = __lzcnt(u32);

然后，在实际代码中，我在每个循环迭代和编译器中多次使用 VMIN8 is able to perfectly interleave multiple VMIN8 calls 以避免数据停顿。

Answer 3

vminvq_u8

矢量上的无符号最小值。该指令比较源 SIMD&FP 寄存器中的所有向量元素，并将最小值作为标量写入目标 SIMD&FP 寄存器。此指令中的所有值都是无符号整数值。

在 uint8x8_t 霓虹灯寄存器中找到最小值和最小元素的位置

Find min and position of the min element in uint8x8_t neon register

arm

neon