如何高效地使用SSE执行int8/int64转换？

Question

我正在实现SSE类型之间的转换，并且发现对于SSE4.1之前的目标实现int8-> int64扩展转换非常麻烦。

直截了当的实现将是：

inline __m128i convert_i8_i64(__m128i a) 
{ 
#ifdef __SSE4_1__ 
    return _mm_cvtepi8_epi64(a); 
#else 
    a = _mm_unpacklo_epi8(a, a); 
    a = _mm_unpacklo_epi16(a, a); 
    a = _mm_unpacklo_epi32(a, a); 
    return _mm_srai_epi64(a, 56); // missing instrinsic! 
#endif 
} 

但由于_mm_srai_epi64不存在，直到AVX-512，也有在这一点上两个选项：

• 实施_mm_srai_epi64，或
• 以不同的方式实施convert_i8_i64。

我不确定哪一个是最有效的解决方案。任何想法？

Answer 1

开箱内部函数在这里以一种有趣的方式使用。他们“复制”数据，而不是像预期的那样添加符号扩展。例如，在第一次迭代之前，你有你的寄存器以下

x x x x x x x x x x x x x x a b 

如果转换a和b到16位，你应该得到这样的：

x x x x x x x x x x x x A a B b 

这里A和B是先签后换a和b的扩展名，即它们都是0或-1。

取而代之的是，你的代码给

x x x x x x x x x x x x a a b b 

然后你通过右移把它转换成正确的结果。

但是，您没有义务在“解包”内部函数中两次使用相同的操作数。你可以得到想要的结果，如果你 “解包” 下面的两个寄存器：

x x x x x x x x x x x x x x a b 
x x x x x x x x x x x x x x A B 

即：

a = _mm_unpacklo_epi8(a, _mm_srai_epi8(a, 8)); 

（如果_mm_srai_epi8内在确实存在）

---

你可以将相同的想法应用到转换的最后阶段。你想“解压”以下两个寄存器：

x x x x x x x x A A A a B B B b 
x x x x x x x x A A A A B B B B 

为了得到他们，右移32位数据：

_mm_srai_epi32(a, 24) 
_mm_srai_epi32(a, 32) 

所以最后的“解压”是

_mm_unpacklo_epi32(_mm_srai_epi32(a, 24), _mm_srai_epi32(a, 32)); 

Answer 2

使用SSSE3，您可以使用pshufb来避免大部分解包。使用阿纳托利的a/A符号：

;; input in xmm0    ;; x x x x x x x x | x x x x x x a b 
pshufb xmm0, [low_to_upper] ;; a 0 0 0 0 0 0 0 | b 0 0 0 0 0 0 0 
psrad xmm0, 24    ;; A A A a 0 0 0 0 | B B B b 0 0 0 0 
pshufb xmm0, [bcast_signextend]; A A A A A A A a | B B B B B B B b 

没有SSSE3，我想你也许可以做PSHUFLW，PSHUFD的东西，也许POR，而不是一些PUNPCK步骤。但是我想到的没有任何东西比拆包更好，除非你使用的是Core2或其他缓慢洗牌的CPU，其中pshuflw比punpcklbw快。