Как найти горизонтальный максимум в 256-битном векторе AVX - PullRequest
Новая
       80

Как найти горизонтальный максимум в 256-битном векторе AVX

13 голосов
/ 21 марта 2012

У меня есть вектор __m256d, упакованный четырьмя 64-битными значениями с плавающей точкой.
Мне нужно найти горизонтальный максимум элементов вектора и сохранить результат в скалярном значении двойной точности;

Все мои попытки заканчивались использованием большого количества перетасовки векторных элементов, что делало код не очень элегантным и эффективным. Кроме того, я нашел невозможным оставаться только в домене AVX. В какой-то момент мне пришлось использовать 128-битные инструкции SSE для извлечения окончательного 64-битного значения. Тем не менее, я хотел бы оказаться ошибочным в этом последнем утверждении.

Итак, идеальным решением будет:
1) используйте только инструкции AVX.
2) минимизировать количество инструкций. (Надеюсь не более 3-4 инструкций)

Сказав это, любое элегантное / эффективное решение будет принято, даже если оно не соответствует вышеуказанным рекомендациям.

Спасибо за любую помощь.

-Luigi

Ответы [ 3 ]

15 голосов
/ 21 марта 2012

Не думаю, что вы можете сделать намного лучше, чем 4 инструкции: 2 перемешивания и 2 сравнения. 

__m256d x = ...; // input

__m128d y = _mm256_extractf128_pd(x, 1); // extract x[2], and x[3]
__m128d m1 = _mm_max_pd(x, y); // m1[0] = max(x[0], x[2]), m1[1] = max(x[1], x[3])
__m128d m2 = _mm_permute_pd(m1, 1); // set m2[0] = m1[1], m2[1] = m1[0]
__m128d m = _mm_max_pd(m1, m2); // both m[0] and m[1] contain the horizontal max(x[0], x[1], x[2], x[3])

Тривиальная модификация для работы только с 256-битными векторами: 

__m256d x = ...; // input

__m256d y = _mm256_permute2f128_pd(x, x, 1); // permute 128-bit values
__m256d m1 = _mm256_max_pd(x, y); // m1[0] = max(x[0], x[2]), m1[1] = max(x[1], x[3]), etc.
__m256d m2 = _mm256_permute_pd(m1, 5); // set m2[0] = m1[1], m2[1] = m1[0], etc.
__m256d m = _mm256_max_pd(m1, m2); // all m[0] ... m[3] contain the horizontal max(x[0], x[1], x[2], x[3])

(непроверенные)

5 голосов
/ 21 марта 2012

Общий способ сделать это для вектора v1 = [A, B, C, D]:

  1. Перестановка v1 в v2 = [C, D, A, B] (поменять местами 0-й и 2-й элементы, а также 1-й и 3-й элементы)
  2. Взять максимум;то есть v3 = max(v1,v2).Теперь у вас есть [max(A,C), max(B,D), max(A,C), max(B,D)]
  3. Перестановка v3 на v4, меняющая местами 0-й и 1-й элементы, а также 2-й и 3-й.
  4. Снова возьмите максимум, то есть v5 = max(v3,v4),Теперь v5 содержит горизонтальный максимум во всех его компонентах.

Специально для AVX перестановки можно выполнить с помощью _mm256_permute_pd, а максимумы - с помощью _mm256_max_pd.У меня нет точных подменных масок, но они должны быть довольно простыми, чтобы понять.

Надеюсь, это поможет.

0 голосов
/ 30 октября 2015 
//Use the code to find the horizontal maximum
__m256 v1 = initial_vector;//example v1=[1 2 3 4 5 6 7 8]
__m256 v2 = _mm256_permute_ps(v1,(int)147);//147 is control code for rotate left by upper 4 elements and lower 4 elements separately v2=[2 3 4 1 6 7 8 5]
__m256 v3 = _mm256_max_ps(v1,v2);//v3=[2 3 4 4 6 7 8 8]
__m256 v4 = _mm256_permute_ps(v3,(int)147);//v4=[3 4 4 2 7 8 8 6]
__m256 v5 = _mm256_max_ps(v3,v4);//v5=[3 4 4 4 7 8 8 8]
__m256 v6 = _mm256_permute_ps(v5,(int)147);//v6=[4 4 4 3 8 8 8 7]
__m256 v7 = _mm256_max_ps(v5,v6);//contains max of upper four elements and lower 4 elements. v7=[4 4 4 4 8 8 8 8]

//to get max of this horizontal array. Note that the highest end of either upper or lower can contain the maximum
float ALIGN max_array[8];
float horizontal_max;
_mm256_store_ps(max_array, v7);
if(max_array[3] > max_array[7])
{
    horizontal_max = max_array[3];
}
else
{
    horizontal_max = max_array[7];
}
...