تبدیل وکتور به __m128i و جمع زدن 2 وکتور با SSE

Question

من متوجه نمیشم به چه شکل میشه یک وکتور ازint رو به تابع زیر که برای جمع با SSE هست پاس داد

extern __m128i _mm_add_epi32(__m128i _A, __m128i _B);

من تعریف __m128i رو که نگاه کردم این هست :

typedef union __declspec(intrin_type) _CRT_ALIGN(16) __m128i {
    __int8              m128i_i8[16];
    __int16             m128i_i16[8];
    __int32             m128i_i32[4];
    __int64             m128i_i64[2];
    unsigned __int8     m128i_u8[16];
    unsigned __int16    m128i_u16[8];
    unsigned __int32    m128i_u32[4];
    unsigned __int64    m128i_u64[2];
} __m128i;

الان اگر من 2 تا وکتور داشته باشم چطوری میتونم با استفاده از تابع بالا جمعشون بزنم ؟؟

std::vector<int> a;
std::vector<int> b;
std::vector<int> res= //jam zadan a va b ba sse

 

Answer 1

SSE  از اونجایی که عملیات هایی که انجام میده بر خلاف حالت عادی روی register های 128 بیتی انجام میشه(رجیستر های XMM) شما اول باید 128 بیت از 2 وکتور جدا کنید و داخل union ای که ذکر کردید قرار بدید (برای هر وکتور یک آنیون )بعد  این 2 تا آنیون رو با توابعی که هست یا مستقیما با اسمبلی جمع بزنید و در نهایت آنیونی که نتیجه جمع 2 وکتور هست رو به وکتور سوم انتقال بدیم .

 

برای انجام چیزایی که گفتم بترتیب این کارها باید انجام بشن :

 

اول دیتا  هر 2 تا وکتور ورودی  که از نوع int* هست رو به __m128i* تبدیل می کنید :

std::vector<int> a,b;
__m128i* src= reinterpret_cast<__m128i*>(a.data());
__m128i* src2= reinterpret_cast<__m128i*>(b.data());

 

حالا برای load کردن دیتا  از وکتور به آنیون __mm128i از یکی از  این 3 تابع استفاده می کنیم : 

//khoondan 128 bit  az p
//hatman bayad p 16bit align bashe
extern __m128i _mm_load_si128(__m128i const*_P);

//khoondan 128bit az p
//niayze be align boodan nist
extern __m128i _mm_loadu_si128(__m128i const*_P);

//64bit az p mikhoone va 64bit aval register mmx ro set mikone 64bit badi ro 0 mizare
extern __m128i _mm_loadl_epi64(__m128i const*_P);//l mokhafaf low hast(low quad word)

مثال : 

std::vector<int> a={1,2,3,4};
__m128i* src= reinterpret_cast<__m128i*>(a.data());
__m128i var=_mm_load_si128(src);//var alan shamele 1,2,3,4 hast

کار بالا رو برای src2 هم انجام میدیم 

برای جمع زدن 2 تا __mm128i از یکی از این توابع استفاده می کنیم :

extern __m128i _mm_add_epi8(__m128i _A, __m128i _B);
extern __m128i _mm_add_epi16(__m128i _A, __m128i _B);
extern __m128i _mm_add_epi32(__m128i _A, __m128i _B);
extern __m64 _mm_add_si64(__m64 _A, __m64 _B);
extern __m128i _mm_add_epi64(__m128i _A, __m128i _B);
extern __m128i _mm_adds_epi8(__m128i _A, __m128i _B);
extern __m128i _mm_adds_epi16(__m128i _A, __m128i _B);
extern __m128i _mm_adds_epu8(__m128i _A, __m128i _B);
extern __m128i _mm_adds_epu16(__m128i _A, __m128i _B);

 u مخفف unaligned هست 

عددی هم که بعد از epi هست نشون میده عملیات روی داده چند بیتی انجام میشه مثلا  epi8 یعنی جمع روی char که 8 بیت هست انجام میشه یا epi32 روی int که 32 بیته 

مثال از استفاده :

std::vector<int> a={1,2,3,4};
std::vector<int> b={1,2,3,4};
__m128i* src = reinterpret_cast<__m128i*>(a.data());
__m128i* src2= reinterpret_cast<__m128i*>(b.data());

__m128i lhs=_mm_load_si128(src);
__m128i rhs=_mm_load_si128(src2);

//chon vector az no e int 32biti hast az epi32 estefade mikonim
__m128i  result=_mm_add_epi32(lhs,rhs);//result inja shamele majmoo hast

برای ذخیره _mm128i داخل وکتور هم از یکی از این توابع :

//128 bit az _B dakhel _p zakhire mishe p bayad 16bit align shode bashe
extern void _mm_store_si128(__m128i *_P, __m128i _B);

//128 bit az _B dakhel _p zakhire mishe 
extern void _mm_storeu_si128(__m128i *_P, __m128i _B);

//64 bit aval  az Q dakhe p zakhire mishe
extern void _mm_storel_epi64(__m128i *_P, __m128i _Q);

 

پس با استفاده از توابع بالا میشه تابع جمع 2 وکتور رو به این شکل نوشت : 

#include <iostream>
#include <emmintrin.h>
#include <vector>

std::vector<int> add(std::vector<int> a, std::vector<int> b)
{
	std::vector<int> return_vec(a.size());

       //marhale 1 tabdil be __m128i* 
	__m128i* src1 = reinterpret_cast<__m128i*>(a.data());
	__m128i* src2 = reinterpret_cast<__m128i*>(b.data());
	__m128i* dst   = reinterpret_cast<__m128i*>(return_vec.data());

	for (int i = 0; i < a.size(); i += 4){//chon 128bit yeja jam mishe 4ta 4ta mirim jolo
		__m128i lhs = _mm_loadu_si128(src1 + i);//enteghal az vector be union
		__m128i rhs = _mm_loadu_si128(src2 + i);
		__m128i res = _mm_add_epi32(lhs, rhs);//jam zadan 2 union ba estefade az register haye XMM
		_mm_storeu_si128(dst + i, res);//zakhire union dakhele vector result

		//ya beshekl feshorde zir !
		//_mm_storeu_si128(dst + i, _mm_add_epi32(_mm_loadu_si128(src1 + i), _mm_loadu_si128(src2 + i)));
	}

	return return_vec;
}

int main()
{
	std::vector<int> a = { 1, 5, 6, 2 };
	std::vector<int> b = { 4, 2, 3, 1 };
	std::vector<int> res = add(a, b);
	for (auto i : res){
		std::cout << i << ' ';
	}
	return 0;
}

 

ویرایش :‌ضمنا این مثال آخری که من زدم صرفا نمونه بود و درست نیست.  برای استفاده از وکتور باید allocator , deallocator مخصوص که دیتا 16bit alignتولید کنن هم بنویسید و بجای std::vector توی کد بالا از اون استفاده کنید . (چون alignment دروکتور ۱۶bit نیست ) 

Comments

تفاوت __m128i و __mm128i چیه؟

---

اشتباه نوشته بودم  __mm128i نداریم