linux编程的108种奇淫巧计之18（SIMD）

      在优化的层次中，从上到下依次是，业务级，算法级，编码级，指令级，平台级，和硬件级。

      业务级表示很多优化可以在业务讨论中被剪枝或者改进，例如业务真的需要用3个月的数据来做分析吗？还是2个月就够了？这需要产品经理，技术经理的经验，不在话下。

      算法级主要集中在复杂度上，一个好的复杂度算法，哪怕实现的在拙劣可能都要远远好于一个优化到极致的差方法。往往大公司考试喜欢涉及这些方面。

      编码级主要集中在语言上，语言使用的技巧，这方面的技巧非常多，也有很多书，C++编程思想等等。

      指令级主要涉及到汇编和特定的处理器，这也有很多技巧，但需要一些低层的经验，本系列主要覆盖这个层次，也是比较冷门的层次。

      平台级主要特指linux kernel的一些优化，将kernel优化到一些特定的应用上。

      硬件级主要涉及具体的硬件，以及硬件的组合。

      优秀的优化工程师需要兼顾从业务级到硬件级的各种知识，这样的人才非常宝贵。

 

      上面是一些引子，本文继续讨论优化技巧，SIMD，单指令多数据，其简单含义就是将多个数据进行打包，用一条指令来完成多个数据的计算，和往常一样，还是举一个具体的例子。这是我最近优化的例子，可以说是第一个从现实而来的例子，此前的都是和我工作无关的。

      简单解释一下这个函数的作用，code表示压缩后的编码，data中每个数都是0或者1，例如data【0】=0，data【1】=1，这是函数调用的先验假定，n是需要pack的数量，这里默认为128，其功能是将data[i]（i=0-127）打包成一个4个整形（128bit）。

     例如int data[128]={0,1,0.......0,1,1},

     调用完PACK1(code,data,128)后

     code[0]=3

     code[1]=0

     code[2]=0

     code[3]=1073741824

     将code按比特从高到低展开为

     [01000000 00000000 00000000 00000000]

     [00000000 00000000 00000000 00000000]

     [00000000 00000000 00000000 00000000]

     [00000000 00000000 00000000 00000011]

     原来data为128*4=512字节。打包后只有4*4=16字节。

     好，这个功能，应该讲清楚了，下面就是实现的代码，希望感兴趣的朋友动手实践，详细的代码分析，下回再说。还会介绍另外一种实现方法，以及指令集兼容的问题，希望读者持续关注。

 

      #define dolaf3(x,y,z,o,p) "pxor %%xmm1,%%xmm1/npxor %%xmm2,%%xmm2/npxor %%xmm3,%%xmm3/npxor %%xmm4,%%xmm4/nmovhpd "#x"(%1),%%xmm1/npsllq $32,%%xmm1/nmovhpd "#y"(%1),%%xmm2/npsllq $32,%%xmm2/npsrlq $32,%%xmm2/nORPD %%xmm1,%%xmm2/nmovss "#z"(%1),%%xmm3/npsllq $32,%%xmm3/nmovss "#o"(%1),%%xmm4/nORPD %%xmm3,%%xmm4/npslld $"#p",%%xmm15/nORPD %%xmm2,%%xmm15/nORPD %%xmm4,%%xmm15/n"#define laf3(x) dolaf3(x*4,128+x*4,256+x*4,384+x*4,1) void PACK1(uint32_t* code,uint32_t* data,size_t n){ unsigned char* des = (unsigned char*)code; unsigned char* src = (unsigned char*)data; for(int i =0,j=0;j<n;src+=4*4,des+=128*4,j+=128) { __asm__ __volatile__( "pxor %%xmm15,%%xmm15/n" laf3(0) laf3(1) laf3(2) laf3(3) laf3(4) laf3(5) laf3(6) laf3(7) laf3(8) laf3(9) laf3(10) laf3(11) laf3(12) laf3(13) laf3(14) laf3(15) laf3(16) laf3(17) laf3(18) laf3(19) laf3(20) laf3(21) laf3(22) laf3(23) laf3(24) laf3(25) laf3(26) laf3(27) laf3(28) laf3(29) laf3(30) laf3(31) "movdqu %%xmm15 ,(%0)/n" ::"r"(des),"r"(src):"memory"); } __asm__ __volatile__ ( " sfence /n " :: );};

 

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