优化 SIMD 直方图计算

Question

我编写了一个代码，该代码在给定 opencv struct IplImage * 和直方图缓冲区 unsigned int * 的情况下实现直方图计算。我对 SIMD 还是个新手，所以我可能没有充分利用指令集提供的全部潜力。

histogramASM:
xor rdx, rdx
xor rax, rax
mov eax, dword [imgPtr + imgWidthOffset]
mov edx, dword [imgPtr + imgHeightOffset]
mul rdx                                     
mov rdx, rax                                ; rdx = Image Size
mov r10, qword [imgPtr + imgDataOffset]     ; r10 = ImgData

NextPacket: 
mov rax, rdx
movdqu  xmm0, [r10 + rax - 16]
mov rcx,16                               ; 16 pixels/paq

PacketLoop:
pextrb  rbx, xmm0, 0                ; saving the pixel value on rbx
shl rbx,2
inc dword [rbx + Hist]
psrldq  xmm0,1
loop    PacketLoop

sub rdx,16
cmp rdx,0
jnz NextPacket
ret

在C上，我会运行这些代码获得相同的结果。

imgSize = (img->width)*(img->height);
pixelData = (unsigned char *) img->imageData;

for(i = 0; i < imgSize; i++)
{
    pixel = *pixelData; 
    hist[pixel]++;
    pixelData++;
}

但是，在我的计算机中使用 rdtsc() 测量的两者所花费的时间仅比 SIMD 的汇编程序好 1.5 倍。有没有办法优化上面的代码，快速用SIMD填充直方图向量？提前致谢

Answer 1

与 Jester 一样，我很惊讶您的 SIMD 代码有任何重大改进。您是否在启用优化的情况下编译了 C 代码？

我可以提出的另一个建议是展开您的 Packetloop 循环。这是一个相当简单的优化，并将每个 "iteration" 的指令数减少到两个：

pextrb  ebx, xmm0, 0
inc dword [ebx * 4 + Hist]
pextrb  ebx, xmm0, 1
inc dword [ebx * 4 + Hist]
pextrb  ebx, xmm0, 2
inc dword [ebx * 4 + Hist]
...
pextrb  ebx, xmm0, 15
inc dword [ebx * 4 + Hist]

如果您正在使用 NASM，您可以使用 %rep 指令来节省一些输入：

%assign pixel 0
%rep 16
    pextrb  rbx, xmm0, pixel
    inc dword [rbx * 4 + Hist]
%assign pixel pixel + 1
%endrep

优化 SIMD 直方图计算

Optimizing SIMD histogram calculation

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