位向量和浮点向量的快速点积？内容来源于 Stack Overflow，并遵循CC BY-SA 3.0许可协议进行翻译与使用
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为64维编写代码来说明这个问题：
// a has 64 elements. b is a bitvector of 64 dimensions.
float dot(float *restrict a, uint64_t b) {
float sum = 0;
for(int i=0; b && i<64; i++, b>>=1) {
if (b & 1) sum += a[i];
}
return sum;
}可以：
movl $4660, %edx
movl $5, %ecx
xorps %xmm0, %xmm0
.p2align 4,,10
.p2align 3
.L4:
testb $1, %cl
je .L2
addss (%rdx), %xmm0
.L2:
leaq 4(%rdx), %rax
shrq %rcx
testb $1, %cl
je .L8
addss 4(%rdx), %xmm0
.L8:
shrq %rcx
testb $1, %cl
je .L9
addss 4(%rax), %xmm0
.L9:
shrq %rcx
testb $1, %cl
je .L10
addss 8(%rax), %xmm0
.L10:
shrq %rcx
testb $1, %cl
je .L11
addss 12(%rax), %xmm0
.L11:
shrq %rcx
testb $1, %cl
je .L12
addss 16(%rax), %xmm0
.L12:
shrq %rcx
testb $1, %cl
je .L13
addss 20(%rax), %xmm0
.L13:
shrq %rcx
testb $1, %cl
je .L14
addss 24(%rax), %xmm0
.L14:
leaq 28(%rax), %rdx
shrq %rcx
cmpq $4916, %rdx
jne .L4
ret代码
/* Includes */
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <stdlib.h>
#include <smmintrin.h> /* SSE 4.1 */
#include <time.h>
/* Defines */
#define ALIGNTO(n) __attribute__((aligned(n)))
#define USE_PINSRW 1
#define NUM_ITERS 2260000
/**
* Bit mask shuffle.
*
* This version uses a loop to store eight u16 and reloads them as one __m128i.
*/
__m128 bitMaskShuffleStoreAndReload(__m128i mask){
const __m128i perm ALIGNTO(16) = _mm_set_epi8(15, 7, 14, 6, 13, 5, 12, 4,
11, 3, 10, 2, 9, 1, 8, 0);
int i;
uint16_t interMask[8] ALIGNTO(16);
/* Shuffle bitmask */
/* Stage 1 */
for(i=7;i>=0;i--){
interMask[i] = _mm_movemask_epi8(mask);
mask = _mm_slli_epi32(mask, 1);
}
/* Stage 2 */
return _mm_castsi128_ps(
_mm_shuffle_epi8(
_mm_load_si128((const __m128i*)interMask),
perm)
);
}
/**
* Bit mask shuffle.
*
* This version uses the PINSTRW instruction.
*/
__m128 bitMaskShufflePINSRW(__m128i mask){
const __m128i perm ALIGNTO(16) = _mm_set_epi8(15, 7, 14, 6, 13, 5, 12, 4,
11, 3, 10, 2, 9, 1, 8, 0);
__m128i imask ALIGNTO(16);
/* Shuffle bitmask */
/* Stage 1 */
imask = _mm_insert_epi16(imask, _mm_movemask_epi8(mask), 7);
mask = _mm_slli_epi16(mask, 1);
imask = _mm_insert_epi16(imask, _mm_movemask_epi8(mask), 6);
mask = _mm_slli_epi16(mask, 1);
imask = _mm_insert_epi16(imask, _mm_movemask_epi8(mask), 5);
mask = _mm_slli_epi16(mask, 1);
imask = _mm_insert_epi16(imask, _mm_movemask_epi8(mask), 4);
mask = _mm_slli_epi16(mask, 1);
imask = _mm_insert_epi16(imask, _mm_movemask_epi8(mask), 3);
mask = _mm_slli_epi16(mask, 1);
imask = _mm_insert_epi16(imask, _mm_movemask_epi8(mask), 2);
mask = _mm_slli_epi16(mask, 1);
imask = _mm_insert_epi16(imask, _mm_movemask_epi8(mask), 1);
mask = _mm_slli_epi16(mask, 1);
imask = _mm_insert_epi16(imask, _mm_movemask_epi8(mask), 0);
/* Stage 2 */
return _mm_castsi128_ps(
_mm_shuffle_epi8(
imask,
perm)
);
}
/**
* SSE 4.1 implementation.
*/
float dotSSE41(__m128 f[32], unsigned char maskArg[16]){
int i, j, k;
__m128i mask ALIGNTO(16) = _mm_load_si128((const __m128i*)maskArg);
__m128 shufdMask ALIGNTO(16);
__m128 zblended ALIGNTO(16);
__m128 sums ALIGNTO(16) = _mm_setzero_ps();
float sumsf[4] ALIGNTO(16);
/* Shuffle bitmask */
#if USE_PINSRW
shufdMask = bitMaskShufflePINSRW(mask);
#else
shufdMask = bitMaskShuffleStoreAndReload(mask);
#endif
/* Dot product */
for(i=1;i>=0;i--){
for(j=1;j>=0;j--){
for(k=7;k>=0;k--){
zblended = _mm_setzero_ps();
zblended = _mm_blendv_ps(zblended, f[i*16+j+k*2], shufdMask);
sums = _mm_add_ps(sums, zblended);
shufdMask = _mm_castsi128_ps(_mm_slli_epi32(_mm_castps_si128(shufdMask), 1));
}
}
}
/* Final Summation */
_mm_store_ps(sumsf, sums);
return sumsf[0] + sumsf[1] + sumsf[2] + sumsf[3];
}
/**
* Reference C implementation
*/
float dotRefC(float f[128], unsigned char mask[16]){
float sum = 0.0;
int i;
for(i=0;i<128;i++){
sum += ((mask[i>>3]>>(i&7))&1) ? f[i] : 0.0;
}
return sum;
}
/**
* Main
*/
int main(void){
/* Variables */
/* Loop Counter */
int i;
/* Data to process */
float data[128] ALIGNTO(16);
unsigned char mask[16] ALIGNTO(16);
float refCSum, sseSum;
/* Time tracking */
clock_t t1, t2, t3;
double refCTime, sseTime;
/* Initialize mask and float arrays with some random data. */
for(i=0;i<128;i++){
if(i<16)
mask[i]=rand();
data[i] = random();
}
/* RUN TESTS */
t1 = clock();
for(i=0;i<NUM_ITERS;i++){
refCSum = dotRefC(data, mask);
}
t2 = clock();
for(i=0;i<NUM_ITERS;i++){
sseSum = dotSSE41((__m128*)data, mask);
}
t3 = clock();
/* Compute time taken */
refCTime = (double)(t2-t1)/CLOCKS_PER_SEC;
sseTime = (double)(t3-t2)/CLOCKS_PER_SEC;
/* Print out results */
printf("Results:\n"
"RefC: Time: %f Value: %f\n"
"SSE: Time: %f Value: %f\n",
refCTime, refCSum,
sseTime, sseSum);
return 0;
}在掩码中，128位
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127
由8个PMOVMASKB和8个PSLLW指令排列，第一个指令为
0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 96 104 112 120 1 9 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97 105 113 121 2 10 18 26 34 42 50 58 66 74 82 90 98 106 114 122 3 11 19 27 35 43 51 59 67 75 83 91 99 107 115 123 4 12 20 28 36 44 52 60 68 76 84 92 100 108 116 124 5 13 21 29 37 45 53 61 69 77 85 93 101 109 117 125 6 14 22 30 38 46 54 62 70 78 86 94 102 110 118 126 7 15 23 31 39 47 55 63 71 79 87 95 103 111 119 127
通过一个PSHUFB指令
0 8 16 24 32 40 48 56 4 12 20 28 36 44 52 60 64 72 80 88 96 104 112 120 68 76 84 92 100 108 116 124 1 9 17 25 33 41 49 57 5 13 21 29 37 45 53 61 65 73 81 89 97 105 113 121 69 77 85 93 101 109 117 125 2 10 18 26 34 42 50 58 6 14 22 30 38 46 54 62 66 74 82 90 98 106 114 122 70 78 86 94 102 110 118 126 3 11 19 27 35 43 51 59 7 15 23 31 39 47 55 63 67 75 83 91 99 107 115 123 71 79 87 95 103 111 119 127
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