SIMD（MMX/SSE/AVX）變量命名規(guī)范心得

xinyz4104 2014-04-26

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　　當使用Intrinsics函數(shù)來操作SIMD指令集（MMX/SSE/AVX等）時,，會面對不同長度的SIMD數(shù)據(jù)類型，其中又分為多種緊縮格式,。為此,，我設(shè)計了一套SIMD變量命名規(guī)范，可以有效的提高代碼的可讀性,。

一,、SIMD數(shù)據(jù)類型簡介

　　SIMD數(shù)據(jù)類型有——
__m64：64位緊縮整數(shù)（MMX）。
__m128：128位緊縮單精度（SSE）,。
__m128d：128位緊縮雙精度（SSE2）,。
__m128i：128位緊縮整數(shù)（SSE2）。
__m256：256位緊縮單精度（AVX）。
__m256d：256位緊縮雙精度（AVX）,。
__m256i：256位緊縮整數(shù)（AVX）,。
注：緊縮整數(shù)包括了8位、16位,、32位,、64位的帶符號和無符號整數(shù)。

　　這些數(shù)據(jù)類型與寄存器的對應(yīng)關(guān)系為——
64位MM寄存器（MM0~MM7）：__m64,。
128位SSE寄存器（XMM0~XMM15）：__m128,、__m128d、__m128i,。
256位AVX寄存器（YMM0~YMM15）：__m256,、__m256d、__m256i,。

二,、SIMD變量命名規(guī)范

　　參考匈牙利命名法（Hungarian notation），在變量名前面增加類型前綴,。
　　類型前綴為3個小寫字母,，首字母代表寄存器寬度，最后兩個字母代表緊縮數(shù)據(jù)類型,。

　　寄存器寬度（首字母）——
m：64位MM寄存器,。對應(yīng) __m64
x：128位SSE寄存器。對應(yīng) __m128,、__m128d,、__m128i。
y：256位AVX寄存器,。對應(yīng) __m256,、__m256d、__m256i,。

　　緊縮數(shù)據(jù)類型（兩個字母）——
mb：8位數(shù)據(jù),。用于只知道長度、不知道具體緊縮格式時,。（b：Byte）
mw：16位數(shù)據(jù),。（w：Word）
md：32位數(shù)據(jù)。（d：DoubleWord）
mq：64位數(shù)據(jù),。（q：QuadWord）
mo：128位數(shù)據(jù),。（o：OctaWord）
mh：256位數(shù)據(jù)。（h：HexWord）
ub：8位無符號整數(shù),。
uw：16位無符號整數(shù),。
ud：32位無符號整數(shù),。
uq：64位無符號整數(shù)。
ib：8位帶符號整數(shù),。
iw：16位帶符號整數(shù),。
id：32位帶符號整數(shù)。
iq：64位帶符號整數(shù),。
fh：16位浮點數(shù),，即半精度浮點數(shù)。（h：Half）
fs：32位浮點數(shù),，即單精度浮點數(shù)。（s：Single）
fd：64位浮點數(shù),，即雙精度浮點數(shù),。（d：double）

　　例如——
mub：64位緊縮字節(jié)（64位MMX寄存器，其中存放了8個8位無符號整數(shù)）,。
xfs：128位緊縮單精度（128位SSE寄存器,，其中存放了4個單精度浮點數(shù)）。
xid：128位緊縮帶符號字（128位SSE寄存器,，其中存放了4個32位帶符號整數(shù)）,。
yfd：256位緊縮雙精度（256位AVX寄存器，其中存放了4個雙精度浮點數(shù)）,。
yfh：256位緊縮半精度（256位AVX寄存器,，其中存放了16個半精度浮點數(shù)）。

三,、示例代碼

　　例如SSE累加求和程序——

int sum3_Intrinsics(int *a, int size)
{
    if (NULL==a)    return 0;
    if (size<0)    return 0;

    int s = 0;    // 返回值
    __m128i xidSum = _mm_setzero_si128();    // 累積,。[SSE2] 賦初值0
    __m128i xidLoad;    // 加載
    int cntBlock = size / 4;    // 塊數(shù)。SSE寄存器能一次處理4個DWORD
    int cntRem = size & 3;    // 剩余數(shù)量
    __m128i* p = (__m128i*)a;
    for(int i = 0; i < cntBlock; ++i)
    {
        xidLoad = _mm_load_si128(p);    // [SSE2] 加載
        xidSum = _mm_add_epi32(xidSum, xidLoad);    // [SSE2] 帶符號32位緊縮加法
        ++p;
    }

    // 處理剩下的
    int* q = (int*)p;
    for(int i = 0; i < cntRem; ++i)    s += q[i];

    // 將累加值合并
    xidSum = _mm_hadd_epi32(xidSum, xidSum);    // [SSSE3] 帶符號32位水平加法
    xidSum = _mm_hadd_epi32(xidSum, xidSum);
    s += _mm_cvtsi128_si32(xidSum);    // [SSE2] 返回低32位

    return s;
}