X86平台下的SIMD运算

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SSE的全称是 Sreaming SIMD Extensions， 它是一组Intel CPU指令，用于像信号处理、科学计算或者3D图形计算一样的应用。

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#include <mmintrin.h>    //MMX  64bits
#include <xmmintrin.h>   //SSE  128bits
#include <emmintrin.h>   //SSE2
#include <immintrin.h>   //AVX  256bits
  • immintrin.h: (Intel(R) AVX compiler intrinsics 256bit)
  • emmintrin.h: Principal header file for Intel(R) Pentium(R) 4 processor SSE2 intrinsics

XMM、SSE、AVX关系？？

  • MMX是由英特尔开发的一种SIMD多媒体指令集，共有57条指令。
  • SSE(Sreaming SIMD Extensions)是继MMX的扩充指令集。SSE 指令集提供了 70 条新指令。
  • AVX(Advanced Vector Extensions) 是Intel的SSE延伸架构，如IA16至IA32般的把暂存器XMM 128bit提升至YMM 256bit，以增加一倍的运算效率。

数据类型

关键字说明备注
__m6464位紧缩整数（MMX）一个MMX寄存器,表示封装了8个8bit,4个16bit,2个32bit,1个64bit的整数
__m128128位紧缩单精度（SSE）封装4个32bit的单精度浮点数
__m128d128位紧缩双精度（SSE2）封装2个64bit的双精度浮点数
__m128i128位紧缩整数（SSE2）
__m256256位紧缩单精度（AVX）
__m256d256位紧缩双精度（AVX）
__m256i256位紧缩整数（AVX）

注： 紧缩整数包括了8位、16位、32位、64位的带符号和无符号整数。

SSE指令集

  • 数据传输：Data movement instructions
  • 算术运算：Arithmetic instructions
  • 倒数运算：Reciprocal instructions
  • 比较运算：Comparison instructions
  • 数据转换：Conversion instructions
  • 逻辑运算：Logical instructions
  • 整数运算：Additional SIMD integer instructions (SSE Primer)
  • 字节乱排：Shuffle instructions
  • 状态管理：State Management instructions
  • 缓存控制：Cacheability Control instructions

指令函数

Intel intrinsic

操作码汇总表中的指令列

  • mm — An MMX register. The 64-bit MMX registers are: MM0 through MM7.
  • xmm — An XMM register. The 128-bit XMM registers are: XMM0 through XMM7; XMM8 through XMM15 are
    available using REX.R in 64-bit mode.
  • ymm — A YMM register. The 256-bit YMM registers are: YMM0 through YMM7; YMM8 through YMM15 are
    available in 64-bit mode.

参考

  • SSE2 Intrinsics各函数介绍
  • GCC中SIMD指令的应用方法
  • mmintrin.h与MMX指令集 Intrinsics函数
  • SIMD指令初学
  • SSE指令集学习：Compiler Intrinsic
  • 深入浅出指令编码之四：指令核心
  • An evaluation of the automatic generation of parallel X86 SIMD
  • Intel® 64 and IA-32 ArchitecturesSoftware Developer’s Manual