SSE2指令不適用於C ++的內聯匯編

Question

我有一個使用SSE2將一些值加在一起的函數，應該將lhs和rhs加在一起並將結果存儲回lhs中：

template<typename T>
void simdAdd(T *lhs,T *rhs)
{
    asm volatile("movups %0,%%xmm0"::"m"(lhs));
    asm volatile("movups %0,%%xmm1"::"m"(rhs));

    switch(sizeof(T))
    {
        case sizeof(uint8_t):
        asm volatile("paddb %%xmm0,%%xmm1":);
        break;

        case sizeof(uint16_t):
        asm volatile("paddw %%xmm0,%%xmm1":);
        break;

        case sizeof(float):
        asm volatile("addps %%xmm0,%%xmm1":);
        break;

        case sizeof(double):
        asm volatile("addpd %%xmm0,%%xmm1":);
        break;

        default:
        std::cout<<"error"<<std::endl;
        break;
    }

    asm volatile("movups %%xmm0,%0":"=m"(lhs));
}

我的代碼使用如下功能：

float *values=new float[4];
float *values2=new float[4];

values[0]=1.0f;
values[1]=2.0f;
values[2]=3.0f;
values[3]=4.0f;

values2[0]=1.0f;
values2[1]=2.0f;
values2[2]=3.0f;
values2[3]=4.0f;

simdAdd(values,values2);
for(uint32_t count=0;count<4;count++) std::cout<<values[count]<<std::endl;

但是，這不起作用，因為在代碼運行時，它輸出1,2,3,4而不是2,4,6,8

Answer 1

我發現在大多數現代編譯器中，內聯程序集支持都不可靠（例如，實現只是普通的錯誤）。 通常，最好使用編譯器內部函數 ，它們是類似於C函數的聲明，但實際上是編譯為特定的操作碼。

內部函數可讓您指定操作碼的確切順序，但將寄存器的顏色留給編譯器。 這比嘗試在C變量和asm寄存器之間移動數據要可靠得多，這是內聯匯編程序總是對我不利的地方。 它還可以讓編譯器安排您的指令，如果它可以解決管道危險 ，則可以提供更好的性能。 也就是說，在這種情況下，您可以

void simdAdd(float *lhs,float *rhs)
{
   _mm_storeu_ps( lhs, _mm_add_ps(_mm_loadu_ps( lhs ), _mm_loadu_ps( rhs )) );
}

無論如何，您有兩個問題：

1. 糟糕的GCC內聯匯編語法使指針和值之間的差異非常混亂。 使用*lhs和*rhs而不是lhs和rhs； 顯然，“ = m”語法的意思是“隱式使用指向我要傳遞給您的東西的指針，而不是它本身。”
2. GCC具有source，destination語法-addps將其結果存儲在第二個參數中，因此您需要輸出xmm1 ，而不是xmm0 。

我在鍵盤上放置了一個固定的示例 （以避免弄亂這個答案，並演示它的工作原理）。

Answer 2

幾件事我在這里看錯了。 首先，加載XMM寄存器並將值存儲回變量的語句是錯誤的。

asm volatile("movups %0,%%xmm0"::"m"(lhs));
asm volatile("movups %0,%%xmm1"::"m"(rhs));
...
asm volatile("movups %%xmm0,%0":"=m"(lhs));

應該讀

asm volatile("movups %0,%%xmm0"::"m"(*lhs));
asm volatile("movups %0,%%xmm1"::"m"(*rhs));
...
asm volatile("movups %%xmm0,%0":"=m"(*lhs));

注意*的。 您正在加載並添加指針值，然后將它們存儲回用於傳遞指針參數的臨時字段中（因此，在函數調用返回時，無需寫入內存就將其忘記了）。

即使使用了這些修復程序，通常這也不是一個好方法。 我已經用asm語句編寫了自己的示例，但是它有缺陷，因為我忘記考慮傳入參數的不對齊特性。使用asm語句非常麻煩，並且使用內在函數更容易且更易讀。 請謹慎使用正確的數據類型：

template<typename T>
void simdAdd(T *lhs,T *rhs)
{
    switch(sizeof(T))
    {
        case sizeof(uint8_t):
        {
          __m128i lh128;
          lh128 = _mm_add_epi8( _mm_loadu_si128( (__m128i *)lhs ),
                                _mm_loadu_si128( (__m128i *)rhs ) );
          _mm_storeu_si128( (__m128i *)lhs, lh128 );
        }
        break;

        case sizeof(uint16_t):
        {
          __m128i lh128;
          lh128 = _mm_add_epi16( _mm_loadu_si128( (__m128i *)lhs ),
                                 _mm_loadu_si128( (__m128i *)rhs ) );
          _mm_storeu_si128( (__m128i *)lhs, lh128 );
        }
        break;

        case sizeof(float):
        {
          __m128 lh128;
          lh128 = _mm_add_ps( _mm_loadu_ps( (float *)lhs ),
                              _mm_loadu_ps( (float *)rhs ) );
          _mm_storeu_ps( (float *)lhs, lh128 );
        }
        break;

        case sizeof(double):
        {
          __m128d lh128;
          lh128 = _mm_add_pd( _mm_loadu_pd( (double *)lhs ),
                              _mm_loadu_pd( (double *)rhs ) );
          _mm_storeu_pd( (double *)lhs, lh128 );
        }
        break;

        default:
        std::cout<<"error"<<std::endl;
        break;
    }
}

要知道的是，數據類型的大小不足以知道您傳遞了哪種數據類型。 模板類型與您要檢查的基本類型具有相同的大小，並不意味着它是同一類型。 因此，在我的示例中，我強制轉換覆蓋這種情況。 這通常是不安全的做法，除非您確定此功能僅會與指定的類型一起使用。 例如，使用浮點大小的整數將導致意外的錯誤答案，並且編譯器將無法對其發出警告。