多媒体指令(AVX加速数组求和)

#include <stdio.h>  
#include <intrin.h>  
#include <iostream>
#include <ctime>

using namespace std;
void test1(double *a, double *b, double *re)
{
    size_t t = clock();
    for (int k = 0; k < 4; k++)
    {
        for (int i = 0; i < 100000000; i++)
        {
            re[i] = a[i] + b[i];
        }
    }
    size_t en = clock();
    cout << en - t << endl;
}

void test2(double *a, double *b, double *re)
{
    size_t t = clock();
    __m256d m1, m2;
    for (int k = 0; k < 4; k++)
    {
        for (int i = 0; i < 100000000; i += 4)
        {
            m1 = _mm256_set_pd(a[i], a[i + 1], a[i + 2], a[i + 3]);
            m2 = _mm256_set_pd(b[i], b[i + 1], b[i + 2], b[i + 3]);

            __m256d l1 = _mm256_add_pd(m1, m2);
            
            re[i + 3] = l1.m256d_f64[0];
            re[i + 2] = l1.m256d_f64[1];
            re[i + 1] = l1.m256d_f64[2];
            re[i]     = l1.m256d_f64[3];
        }
    }
    size_t en = clock();
    cout << en - t << endl;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    double *a = new double[100000000];
    double *b = new double[100000000];
    double *re = new double[100000000];
    for (int i = 0; i < 100000000; i++)
    {
        a[i] = i;
        b[i] = i;
    }
    test1(a, b, re);
    test2(a, b, re);
    delete[] a;
    delete[] b;
    delete[] re;
    system("pause");
    return 0;
}

大概能快个100毫秒左右。

转载于:https://www.cnblogs.com/tiandsp/p/9050220.html

<think>好的,用户想了解如何使用AVX指令将unsigned char数组加载为short型。首先,我需要回忆一下AVX中的相关指令,特别是处理数据扩展的部分。因为unsigned char是8位,而short是16位,所以需要将8位扩展到16位。 用户可能正在处理图像处理或者某些需要将字节数据转换为更大位宽的数据的情况,比如音频处理或者其他需要SIMD优化的场景。他们可能已经有一个uchar数组,现在需要将其转换为short类型以进行进一步的计算,比如滤波、卷积等操作。 接下来,我需要确定AVX中有哪些指令可以实现零扩展或者符号扩展。因为用户提到的是unsigned char,所以应该是零扩展。符号扩展通常用于有符号数,而零扩展用于无符号数。 在AVX2中,vpmovzxbw指令可以将8位的无符号整数零扩展为16位。这条指令可以将128位的XMM寄存器中的16个8位元素扩展到256位的YMM寄存器中的16个16位元素。所以,如果用户使用的是AVX2,这个指令应该是合适的。 不过,用户提到的是AVX指令,而AVX2引入了更多整数指令,包括vpmovzxbw的256位版本。如果用户只有AVX而没有AVX2,可能需要使用SSE4.1的指令,例如pmovzxbw,但只能处理128位的数据。这时候可能需要分两次加载,然后组合成256位的向量。 但根据问题中的标签,用户可能已经知道需要AVX2,所以应该优先考虑使用AVX2的指令。这时候需要确认指令的正确使用方式,包括intrinsic函数和寄存器操作。 另外,加载数据的时候,需要考虑对齐问题。如果数组是对齐的,可以使用load指令,否则使用loadu。不过用户可能不一定对齐,所以示例中使用loadu更安全。 此外,处理一个较大的数组时,可能需要循环处理,每次加载16个uchar,扩展为16个short,然后存储。需要确保内存操作正确,避免越界。 可能的误区包括:使用错误的扩展指令,比如符号扩展而不是零扩展;或者没有正确处理数据的分段加载,导致数据错位。同时,需要注意AVXAVX2的区别,确保目标平台支持使用的指令。 最后,用户可能需要示例代码来展示如何实际应用这些指令,所以需要提供一个完整的例子,包括加载、扩展、存储的步骤,并解释每个部分的作用。此外,可能需要提到性能方面的考虑,比如循环展开或者内存对齐优化,但用户可能主要关注正确性,所以示例代码可以保持简单明了。</think>在AVX/AVX2指令中,若要将无符号字节数组(`unsigned char`,8位)加载并扩展为`short`型(16位),可以使用 **零扩展指令** 组合实现。以下是具体方法及示例: --- ### **核心思路** 1. **零扩展** 将每个`unsigned char`(8位)的数值零扩展为`short`(16位),即高位填充`0`。 2. **SIMD数据布局** 使用AVX2的256位寄存器(`__m256i`),一次性处理 **16个字节** → 扩展为 **16个`short`**。 --- ### **关键指令** #### 1. **`_mm256_cvtepu8_epi16`(`vpmovzxbw`)** - **功能**:将128位寄存器中的16个无符号字节(8位)零扩展为256位寄存器中的16个`short`(16位)。 - **输入**:一个128位源(`__m128i`)。 - **输出**:扩展后的256位向量(`__m256i`)。 --- ### **实现步骤** 1. **加载16字节到128位寄存器** 使用`_mm_loadu_si128`加载未对齐的16字节到`__m128i`。 2. **零扩展为16个`short`** 调用`_mm256_cvtepu8_epi16`将16字节扩展为256位(16个`short`)。 3. **存储结果** 使用`_mm256_storeu_si256`将结果写入内存。 --- ### **代码示例** ```cpp #include <immintrin.h> void convert_uchar_to_short(const unsigned char* src, short* dst, size_t n) { for (size_t i = 0; i < n; i += 16) { // 加载16个字节到128位寄存器 __m128i bytes = _mm_loadu_si128((const __m128i*)(src + i)); // 零扩展为16个short(256位) __m256i shorts = _mm256_cvtepu8_epi16(bytes); // 存储结果 _mm256_storeu_si256((__m256i*)(dst + i), shorts); } } ``` --- ### **注意事项** 1. **输入对齐** - 若输入地址对齐到16字节,可使用`_mm_load_si128`(需`src`对齐到16字节)。 - 默认使用`_mm_loadu_si128`(未对齐加载)更安全。 2. **尾部处理** 若数组长度`n`不是16的倍数,需处理尾部剩余字节(例如用标量循环处理)。 3. **AVX2支持** `_mm256_cvtepu8_epi16`需要AVX2指令支持(需编译时启用`-mavx2`或类似选项)。 --- ### **性能优化** - **循环展开**:手动展开循环减少分支开销。 - **多寄存器并行**:同时处理多组数据(需确保内存带宽足够)。 - **对齐内存访问**:对齐输入/输出内存地址可提升加载/存储速度。 --- ### **扩展场景** #### **处理32字节(32个`unsigned char` → 32个`short`)** 若需一次性处理32字节(AVX2的256位寄存器容量): ```cpp void convert_uchar32_to_short(const unsigned char* src, short* dst) { // 加载低16字节 __m128i bytes_lo = _mm_loadu_si128((const __m128i*)src); __m256i shorts_lo = _mm256_cvtepu8_epi16(bytes_lo); _mm256_storeu_si256((__m256i*)dst, shorts_lo); // 加载高16字节 __m128i bytes_hi = _mm_loadu_si128((const __m128i*)(src + 16)); __m256i shorts_hi = _mm256_cvtepu8_epi16(bytes_hi); _mm256_storeu_si256((__m256i*)(dst + 16), shorts_hi); } ``` --- ### **其他扩展指令** - **符号扩展**(有符号`char`→`short`):使用`_mm256_cvtepi8_epi16`(对应`vpmovsxbw`)。 - **更宽扩展**(如`short`→`int`):类似逻辑,使用`_mm256_cvtepu16_epi32`。 通过合理使用AVX2指令,可以高效完成字节到短整型的零扩展转换,适用于图像处理、媒体编解码等场景。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值