SSE命令示例代码（整型、读写控制寄存器、混杂、矩阵变换）
2024-03-21 15:19:07
1. SSE的整型指令
// 测试SSE的整型指令
void TestSSEInteger()
{ __m64 a;
a.m64_i16[0] = 654;
a.m64_i16[1] = -25;
a.m64_i16[2] = 35;
a.m64_i16[3] = 45; __m64 b;
b.m64_i16[0] = 456;
b.m64_i16[1] = 28;
b.m64_i16[2] = -5;
b.m64_i16[3] = 50; // a的4个数中插入一个立即数，第三个参数指定插入的位置
__m64 c = _mm_insert_pi16(a, 90, 1);
printf("a: (%d, %d, %d, %d)\n\n", a.m64_i16[0], a.m64_i16[1], a.m64_i16[2], a.m64_i16[3]);
printf("b: (%d, %d, %d, %d)\n\n", b.m64_i16[0], b.m64_i16[1], b.m64_i16[2], b.m64_i16[3]);
printf("c: (%d, %d, %d, %d)\n\n", c.m64_i16[0], c.m64_i16[1], c.m64_i16[2], c.m64_i16[3]); // 从a中取出一个16位无符号数
int a0 = _mm_extract_pi16(a, 0);
int a1 = _mm_extract_pi16(a, 1);
int a2 = _mm_extract_pi16(a, 2);
int a3 = _mm_extract_pi16(a, 3);
printf("(a0, a1, a2, a3) : (%d, %d, %d, %d)\n\n", a0, a1, a2, a3); // 得出a、b中对应位置的最大值和最小值
__m64 iMax = _mm_max_pi16(a, b);
__m64 iMin = _mm_min_pi16(a, b);
printf("iMax: (%d, %d, %d, %d)\n\n", iMax.m64_i16[0], iMax.m64_i16[1], iMax.m64_i16[2], iMax.m64_i16[3]);
printf("iMin: (%d, %d, %d, %d)\n\n", iMin.m64_i16[0], iMin.m64_i16[1], iMin.m64_i16[2], iMin.m64_i16[3]); // 从n的最重要的比特位中创造出1个8位的掩码
__m64 n;
n.m64_i8[0] = 7; // sign(n0) = 0 // n.m64_u8[0] = 7;
n.m64_i8[1] = -12; // sign(n1) = 1; // n.m64_u8[1] = 244;
n.m64_i8[2] = 23; // sign(n2) = 0; // n.m64_u8[2] = 23;
n.m64_i8[3] = -32; // sign(n3) = 1; // n.m64_u8[3] = 224;
n.m64_i8[4] = -5; // sign(n4) = 1; // n.m64_u8[4] = 251;
n.m64_i8[5] = 2; // sign(n5) = 0; // n.m64_u8[5] = 2;
n.m64_i8[6] = 62; // sign(n6) = 0; // n.m64_u8[6] = 62;
n.m64_i8[7] = -44; // sign(n7) = 1; // n.m64_u8[7] = 212;
int mask = _mm_movemask_pi8(n);
printf("mask: 0x%x\n\n", mask); // mask = 0x9A // a和b的无符号相乘，返回32位中间结果的高16位
__m64 ab = _mm_mulhi_pu16(a, b);
printf("ab: (%d, %d, %d, %d)\n\n", ab.m64_i16[0], ab.m64_i16[1], ab.m64_i16[2], ab.m64_i16[3]); // 根据第二个参数返回a的4个数的一个联合
__m64 e1 = _mm_shuffle_pi16(a, 0x23); // a[3], a[0], a[2], a[0]
__m64 e2 = _mm_shuffle_pi16(a, 0x32); // a[2], a[0], a[3], a[0]
__m64 e3 = _mm_shuffle_pi16(a, 0x51); // a[1], a[0], a[1], a[1]
__m64 e4 = _mm_shuffle_pi16(a, 0x76); // a[2], a[1], a[3], a[1]
printf("e1: (%d, %d, %d, %d)\n\n", e1.m64_i16[0], e1.m64_i16[1], e1.m64_i16[2], e1.m64_i16[3]);
printf("e2: (%d, %d, %d, %d)\n\n", e2.m64_i16[0], e2.m64_i16[1], e2.m64_i16[2], e2.m64_i16[3]);
printf("e3: (%d, %d, %d, %d)\n\n", e3.m64_i16[0], e3.m64_i16[1], e3.m64_i16[2], e3.m64_i16[3]);
printf("e4: (%d, %d, %d, %d)\n\n", e4.m64_i16[0], e4.m64_i16[1], e4.m64_i16[2], e4.m64_i16[3]); // 有条件的向地址p中存储d的元素
char p[8] = { 0 };
__m64 d;
d.m64_i8[0] = 11; // d.m64_u8[0] = 11;
d.m64_i8[1] = -22; // d.m64_u8[1] = 234;
d.m64_i8[2] = 33; // d.m64_u8[2] = 33;
d.m64_i8[3] = -44; // d.m64_u8[3] = 212;
d.m64_i8[4] = 55; // d.m64_u8[4] = 55;
d.m64_i8[5] = -66; // d.m64_u8[5] = 190;
d.m64_i8[6] = 77; // d.m64_u8[6] = 77;
d.m64_i8[7] = -88; // d.m64_u8[7] = 168;
_mm_maskmove_si64(d, n, p);
printf("d: (%d, %d, %d, %d, %d, %d, %d, %d)\n\n", d.m64_i8[0], d.m64_i8[1], d.m64_i8[2], d.m64_i8[3],
d.m64_i8[4], d.m64_i8[5], d.m64_i8[6], d.m64_i8[7]);
printf("n: (%d, %d, %d, %d, %d, %d, %d, %d)\n\n", n.m64_i8[0], n.m64_i8[1], n.m64_i8[2], n.m64_i8[3],
n.m64_i8[4], n.m64_i8[5], n.m64_i8[6], n.m64_i8[7]);
printf("p: (%d, %d, %d, %d, %d, %d, %d, %d)\n\n", p[0], p[1], p[2], p[3], p[4], p[5], p[6], p[7]);
// 得出n和d中的对应的8位无符号的最大值和最小值
__m64 uMax = _mm_max_pu8(n, d);
__m64 uMin = _mm_min_pu8(n, d);
printf("uMax: (%u, %u, %u, %u, %u, %u, %u, %u)\n\n", uMax.m64_u8[0], uMax.m64_u8[1], uMax.m64_u8[2], uMax.m64_u8[3],
uMax.m64_u8[4], uMax.m64_u8[5], uMax.m64_u8[6], uMax.m64_u8[7]);
printf("uMin: (%u, %u, %u, %u, %u, %u, %u, %u)\n\n", uMin.m64_u8[0], uMin.m64_u8[1], uMin.m64_u8[2], uMin.m64_u8[3],
uMin.m64_u8[4], uMin.m64_u8[5], uMin.m64_u8[6], uMin.m64_u8[7]); // 计算a和b中16位无符号的平均值（round模式）
// 计算n和d中8 位无符号的平均值（round模式）
__m64 avg1 = _mm_avg_pu16(a, b);
__m64 avg2 = _mm_avg_pu8(n, d);
printf("avg1: (%d, %d, %d, %d)\n\n", avg1.m64_u16[0], avg1.m64_u16[1], avg1.m64_u16[2], avg1.m64_u16[3]);
printf("avg2: (%d, %d, %d, %d, %d, %d, %d, %d)\n\n", avg2.m64_u8[0], avg2.m64_u8[1], avg2.m64_u8[2],
avg2.m64_u8[3], avg2.m64_u8[4], avg2.m64_u8[4], avg2.m64_u8[6], avg2.m64_u8[7]); // 计算n和d中无符号数的差的绝对值的总和，且高位置0
__m64 sad = _mm_sad_pu8(n, d);
printf("sad: (%d, %d, %d, %d)\n\n", sad.m64_u16[0], sad.m64_u16[1], sad.m64_u16[2], sad.m64_u16[3]);
}
测试结果：
2. SSE的读写寄存器指令
// 测试SSE的读写寄存器指令
void TestSSECtlReg()
{ _mm_setcsr(0x9A); // 0x9A = 154
int value = _mm_getcsr();
printf("value: %d\n", value);
}
测试结果：
3. SSE的混杂指令
// 测试SSE的混杂指令
void TestSSEMix()
{ __m128 a;
a.m128_f32[0] = 10.15; // sign(a0) = 0;
a.m128_f32[1] = -20.25; // sign(a1) = 1;
a.m128_f32[2] = 30.35; // sign(a2) = 0;
a.m128_f32[3] = -40.45; // sign(a3) = 1; __m128 b;
b.m128_f32[0] = 90.95; // sign(b0) = 0;
b.m128_f32[1] = 80.85; // sign(b1) = 0;
b.m128_f32[2] = -70.75; // sign(b2) = 1;
b.m128_f32[3] = 60.65; // sign(b3) = 0; printf("a: (%.2f, %.2f, %.2f, %.2f)\n\n", a.m128_f32[0], a.m128_f32[1], a.m128_f32[2], a.m128_f32[3]);
printf("b: (%.2f, %.2f, %.2f, %.2f)\n\n", b.m128_f32[0], b.m128_f32[1], b.m128_f32[2], b.m128_f32[3]); // 基于第三个参数（必须是立即数）从a和b中选择4个指定的单精度浮点数
__m128 v1 = _mm_shuffle_ps(a, b, 0x76); // a[2], a[1], b[3], b[1]
__m128 v2 = _mm_shuffle_ps(a, b, 0x85); // a[1], a[1], b[0], b[2]
__m128 v3 = _mm_shuffle_ps(a, b, 0xB9); // a[1], a[2], b[3], b[2]
__m128 v4 = _mm_shuffle_ps(a, b, 0x1C); // a[0], a[3], b[1], b[0]
printf("v1: (%.2f, %.2f, %.2f, %.2f)\n\n", v1.m128_f32[0], v1.m128_f32[1], v1.m128_f32[2], v1.m128_f32[3]);
printf("v2: (%.2f, %.2f, %.2f, %.2f)\n\n", v2.m128_f32[0], v2.m128_f32[1], v2.m128_f32[2], v2.m128_f32[3]);
printf("v3: (%.2f, %.2f, %.2f, %.2f)\n\n", v3.m128_f32[0], v3.m128_f32[1], v3.m128_f32[2], v3.m128_f32[3]);
printf("v4: (%.2f, %.2f, %.2f, %.2f)\n\n", v4.m128_f32[0], v4.m128_f32[1], v4.m128_f32[2], v4.m128_f32[3]); // a和b中的高位2个或者低位2个SPFP进行交织
__m128 v5 = _mm_unpackhi_ps(a, b); // a[2], b[2], a[3], b[3]
__m128 v6 = _mm_unpacklo_ps(a, b); // a[0], b[0], a[1], b[1]
printf("v5: (%.2f, %.2f, %.2f, %.2f)\n\n", v5.m128_f32[0], v5.m128_f32[1], v5.m128_f32[2], v5.m128_f32[3]);
printf("v6: (%.2f, %.2f, %.2f, %.2f)\n\n", v6.m128_f32[0], v6.m128_f32[1], v6.m128_f32[2], v6.m128_f32[3]); // 将a的低位置成b的、b的高位移动到a的低位、b的低位移动到a的高位
__m128 v7 = _mm_move_ss(a, b); // b[0], a[1], a[2], a[3]
__m128 v8 = _mm_movehl_ps(a, b); // b[2], b[3], a[2], a[3]
__m128 v9 = _mm_movelh_ps(a, b); // a[0], a[1], b[0], b[1]
printf("v7: (%.2f, %.2f, %.2f, %.2f)\n\n", v7.m128_f32[0], v7.m128_f32[1], v7.m128_f32[2], v7.m128_f32[3]);
printf("v8: (%.2f, %.2f, %.2f, %.2f)\n\n", v8.m128_f32[0], v8.m128_f32[1], v8.m128_f32[2], v8.m128_f32[3]);
printf("v9: (%.2f, %.2f, %.2f, %.2f)\n\n", v9.m128_f32[0], v9.m128_f32[1], v9.m128_f32[2], v9.m128_f32[3]); // 从4个SPFP的最重要比特位中创造1个4比特的掩码
int maskA = _mm_movemask_ps(a); // sign(a) : 1, 0, 1, 0 (从高到低), maskA = 10
int maskB = _mm_movemask_ps(b); // sign(b) : 0, 1, 0, 0 (从高到低), maskB = 4
printf("maskA: %d\t maskB: %d\n", maskA, maskB);
}
测试结果：
4. SSE的矩阵变换宏函数
// 测试矩阵变换的宏函数
void TestSSEMatrixTrans()
{ __m128 row0;
row0.m128_f32[0] = 1.0;
row0.m128_f32[1] = 2.0;
row0.m128_f32[2] = 3.0;
row0.m128_f32[3] = 4.0; __m128 row1;
row1.m128_f32[0] = 5.0;
row1.m128_f32[1] = 6.0;
row1.m128_f32[2] = 7.0;
row1.m128_f32[3] = 8.0; __m128 row2;
row2.m128_f32[0] = 9.0;
row2.m128_f32[1] = 10.0;
row2.m128_f32[2] = 11.0;
row2.m128_f32[3] = 12.0; __m128 row3;
row3.m128_f32[0] = 13.0;
row3.m128_f32[1] = 14.0;
row3.m128_f32[2] = 15.0;
row3.m128_f32[3] = 16.0;
printf("row0:\t %.2f, %.2f, %.2f, %.2f\n\n", row0.m128_f32[0], row0.m128_f32[1], row0.m128_f32[2], row0.m128_f32[3]);
printf("row1:\t %.2f, %.2f, %.2f, %.2f\n\n", row1.m128_f32[0], row1.m128_f32[1], row1.m128_f32[2], row1.m128_f32[3]);
printf("row2:\t %.2f, %.2f, %.2f, %.2f\n\n", row2.m128_f32[0], row2.m128_f32[1], row2.m128_f32[2], row2.m128_f32[3]);
printf("row3:\t %.2f, %.2f, %.2f, %.2f\n\n", row3.m128_f32[0], row3.m128_f32[1], row3.m128_f32[2], row3.m128_f32[3]); _MM_TRANSPOSE4_PS(row0, row1, row2, row3); printf("|**** After Matrix Transposition ****|\n\n");
printf("row0:\t %.2f, %.2f, %.2f, %.2f\n\n", row0.m128_f32[0], row0.m128_f32[1], row0.m128_f32[2], row0.m128_f32[3]);
printf("row1:\t %.2f, %.2f, %.2f, %.2f\n\n", row1.m128_f32[0], row1.m128_f32[1], row1.m128_f32[2], row1.m128_f32[3]);
printf("row2:\t %.2f, %.2f, %.2f, %.2f\n\n", row2.m128_f32[0], row2.m128_f32[1], row2.m128_f32[2], row2.m128_f32[3]);
printf("row3:\t %.2f, %.2f, %.2f, %.2f\n\n", row3.m128_f32[0], row3.m128_f32[1], row3.m128_f32[2], row3.m128_f32[3]);
}
测试结果：
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