?這幾天在做學校的一個學習小項目，需要用到SIMD指令計算提速。也是第一次碰這個，看了一些資料和代碼，模仿著寫了兩個函數。

void sse_mul_float(float *A, float *B, int? cnt)：兩段內存float數據點乘，結果覆蓋第一組內存。

float sse_acc_float(float *A, int cnt)：一組內存float值累加。

注：

1. 沒有考慮中間的精確問題，結果會有誤差。

2. 每個函數包括指令操作部分和C++語句計算部分。本文附的代碼注釋介紹指令部分思路。

**3. 關于內存對齊，我不是很懂，所以下面的代碼中判斷是否對齊的相關語句我寫的也不是很正確，所有后面都補上了一點C++的明白操作。

因此，有些指令操作也許沒用上。

頭文件

#include "time.h" #include "stdafx.h" #include<iostream> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <tchar.h> #include <math.h> #include <time.h> #include <windows.h> #include <iomanip> #include <sys/timeb.h> using namespace std; View Code

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sse_mul_float asm部分

1 //MOV EAX,1 ;request CPU feature flags 2 //CPUID ;0Fh, 0A2h CPUID instruction 3 //TEST EDX,4000000h ;test bit 26 (SSE2) 4 //JNZ >L18 ;SSE2 available 5 6 int cnt1; 7 int cnt2; 8 int cnt3; 9 10 //we process the majority by using SSE instructions 11 if (((int)A % 16) || ((int)B % 16)) //如果內存不對齊 12 { 13 14 cnt1 = cnt / 16; //該loop一輪處理16個float*float 15 cnt2 = (cnt - (16 * cnt1)) / 4; //該loop一輪處理4個float*float 16 cnt3 = (cnt - (16 * cnt1) - (4 * cnt2)); //該loop一輪處理1個float*float 17 18 _asm 19 { 20 21 mov edi, A; //先將內存地址放入指針寄存器 22 mov esi, B; 23 mov ecx, cnt1; //循環寄存器置值 24 jecxz ZERO; //如果數據量不超過16個，則跳過L1 25 26 L1: 27 28 29 //xmm 寄存器有128bit 30 //movups XMM,XMM/m128 31 //傳128bit數據,不必對齊內存16字節. 32 movups xmm0, [edi]; 33 movups xmm1, [edi + 16]; 34 movups xmm2, [edi + 32]; 35 movups xmm3, [edi + 48]; 36 //為什么只載入4*4個float? 到上面看看這一輪需要處理多少數據 37 38 movups xmm4, [esi]; 39 movups xmm5, [esi + 16]; 40 movups xmm6, [esi + 32]; 41 movups xmm7, [esi + 48]; 42 43 //mulps XMM,XMM/m128 44 //寄存器按雙字對齊, 45 //共4個單精度浮點數與目的寄存器里的4個對應相乘, 46 //結果送入目的寄存器, 內存變量必須對齊內存16字節. 47 mulps xmm0, xmm4; 48 mulps xmm1, xmm5; 49 mulps xmm2, xmm6; 50 mulps xmm3, xmm7; 51 52 //（一個float占4字節，也就是32bit） 53 //到這里，xmm0-3寄存器里都有了4個float的乘積結果 54 //然后回載到相應內存 55 movups[edi], xmm0; 56 movups[edi + 16], xmm1; 57 movups[edi + 32], xmm2; 58 movups[edi + 48], xmm3; 59 60 //記得給指針移位 61 //64=16 * 4 62 //每一輪處理了16次float * float,每一個float占4字節 63 //所以移位應該加64 64 add edi, 64; 65 add esi, 64; 66 67 loop L1; 68 69 ZERO: 70 mov ecx, cnt2; 71 jecxz ZERO1; 72 73 L2: 74 75 movups xmm0, [edi]; //對于4個float，一個xmm寄存器正好夠用 76 movups xmm1, [esi]; 77 mulps xmm0, xmm1; //對應相乘，結果在xmm0 78 movups[edi], xmm0; //由xmm0回載內存 79 add edi, 16; //指針移位 80 add esi, 16; 81 82 loop L2; 83 84 ZERO1: 85 86 mov ecx, cnt3; 87 jecxz ZERO2; 88 89 mov eax, 0; 90 91 L3: 92 93 movd eax, [edi]; //對于單個float * float，無需sse指令 94 imul eax, [esi]; 95 movd[edi], eax; 96 add esi, 4; 97 add edi, 4; 98 99 loop L3; 100 101 ZERO2: 102 103 EMMS; //清空 104 105 } 106 107 } 108 else 109 { 110 111 cnt1 = cnt / 28; //該loop一輪處理28個float*float 112 cnt2 = (cnt - (28 * cnt1)) / 4; //該loop一輪處理4個float*float 113 cnt3 = (cnt - (28 * cnt1) - (4 * cnt2)); //該loop一輪處理1個float*float 114 115 _asm 116 { 117 118 119 mov edi, A; 120 mov esi, B; 121 mov ecx, cnt1; 122 jecxz AZERO; 123 124 AL1: 125 126 //movaps XMM, XMM / m128 127 //把源存儲器內容值送入目的寄存器, 當有m128時, 必須對齊內存16字節, 也就是內存地址低4位為0. 128 movaps xmm0, [edi]; 129 movaps xmm1, [edi + 16]; 130 movaps xmm2, [edi + 32]; 131 movaps xmm3, [edi + 48]; 132 movaps xmm4, [edi + 64]; 133 movaps xmm5, [edi + 80]; 134 movaps xmm6, [edi + 96]; 135 //7*4=28，處理28個float*float 136 137 mulps xmm0, [esi]; //對應點乘 138 mulps xmm1, [esi + 16]; 139 mulps xmm2, [esi + 32]; 140 mulps xmm3, [esi + 48]; 141 mulps xmm4, [esi + 64]; 142 mulps xmm5, [esi + 80]; 143 mulps xmm6, [esi + 96]; 144 145 movaps[edi], xmm0; //回載 146 movaps[edi + 16], xmm1; 147 movaps[edi + 32], xmm2; 148 movaps[edi + 48], xmm3; 149 movaps[edi + 64], xmm4; 150 movaps[edi + 80], xmm5; 151 movaps[edi + 96], xmm6; 152 153 add edi, 112; 154 add esi, 112; 155 156 loop AL1; 157 158 AZERO: 159 mov ecx, cnt2; 160 jecxz AZERO1; 161 162 AL2: 163 164 movaps xmm0, [edi]; 165 mulps xmm0, [esi]; 166 movaps[edi], xmm0; 167 add edi, 16; 168 add esi, 16; 169 170 loop AL2; 171 172 AZERO1: 173 174 mov ecx, cnt3; 175 jecxz AZERO2; 176 177 mov eax, 0; 178 179 AL3: 180 181 movd eax, [edi]; 182 imul eax, [esi]; 183 movd[edi], eax; 184 add esi, 4; 185 add edi, 4; 186 187 loop AL3; 188 189 AZERO2: 190 191 EMMS; 192 193 } 194 195 } View Code

由于內存對齊的問題，導致末尾有部分數據不正常，特添加C++部分修復。
sse_mul_float c++部分

1 int start; 2 start = cnt - (cnt % 4); 3 for (int i = start; i < cnt; i++) 4 { 5 A[i] *= B[i]; 6 }

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用于累加的這個函數，分兩塊。一塊是用指令把大部分數據處理掉，而極少部分數據使用C++語句，這樣能各取所長。

sse_acc_float asm部分

1 float temp = 0; 2 3 int cnt1; 4 int cnt2; 5 int cnt3; 6 int select = 0; 7 8 //we process the majority by using SSE instructions 9 if (((int)A % 16)) //unaligned 如果這次調用，內存數據不對齊 10 { 11 select = 1; 12 13 cnt1 = cnt / 24; 14 cnt2 = (cnt - (24 * cnt1)) / 8; 15 cnt3 = (cnt - (24 * cnt1) - (8 * cnt2)); 16 17 __asm 18 { 19 20 mov edi, A; 21 mov ecx, cnt1; 22 pxor xmm0, xmm0; 23 jecxz ZERO; 24 25 L1: 26 27 movups xmm1, [edi]; 28 movups xmm2, [edi + 16]; 29 movups xmm3, [edi + 32]; 30 movups xmm4, [edi + 48]; 31 movups xmm5, [edi + 64]; 32 movups xmm6, [edi + 80]; 33 34 //addps 對應相加 35 //結果返回目的寄存器 36 addps xmm1, xmm2; 37 addps xmm3, xmm4; 38 addps xmm5, xmm6; 39 40 addps xmm1, xmm5; 41 addps xmm0, xmm3; 42 43 addps xmm0, xmm1; 44 //至此，xmm0內4個float的和就是24個float的和 45 46 add edi, 96; 47 48 loop L1; 49 50 ZERO: 51 52 53 movd ebx, xmm0; //低4個字節(第一個float)傳入ebx 54 psrldq xmm0, 4; //xmm0右移4字節 55 movd eax, xmm0; //右移后，低4個字節(第二個float)傳入eax 56 57 movd xmm1, eax; //第一個float傳入xmm1低32bit 58 movd xmm2, ebx; //第二個float傳入xmm2低32bit 59 addps xmm1, xmm2; //兩個寄存器內4個float對應相加 60 movd eax, xmm1; //只取我們要的低位float,傳入eax 61 movd xmm3, eax; //第一和第二個float的和存在xmm3低32位 62 psrldq xmm0, 4; //又截掉一個float 63 64 65 movd ebx, xmm0; //第三個float進ebx 66 psrldq xmm0, 4; //截掉第三個float 67 movd eax, xmm0; //第四個float進eax 68 69 movd xmm1, eax; 70 movd xmm2, ebx; 71 addps xmm1, xmm2; //第三和第四個float的和存在xmm1低32位 72 movd eax, xmm1; 73 movd xmm4, eax; 74 addps xmm3, xmm4; //4個float的和存在xmm3低32位 75 76 77 movd eax, xmm3; 78 mov temp, eax; //這部分求和存在temp地址區 79 80 81 82 EMMS; 83 84 } 85 } 86 else // aligned 如果這次調用，內存數據對齊 87 { 88 select = 2; 89 90 cnt1 = cnt / 56; 91 cnt2 = (cnt - (56 * cnt1)) / 8; 92 cnt3 = (cnt - (56 * cnt1) - (8 * cnt2)); 93 94 __asm 95 { 96 97 mov edi, A; 98 mov ecx, cnt1; 99 pxor xmm0, xmm0; 100 jecxz ZZERO; 101 102 LL1: 103 104 movups xmm1, [edi]; 105 movups xmm2, [edi + 16]; 106 movups xmm3, [edi + 32]; 107 movups xmm4, [edi + 48]; 108 movups xmm5, [edi + 64]; 109 movups xmm6, [edi + 80]; 110 111 addps xmm1, xmm2; 112 addps xmm3, xmm4; 113 addps xmm5, xmm6; 114 addps xmm1, xmm5; 115 addps xmm0, xmm3; 116 addps xmm0, xmm1; 117 118 add edi, 96; 119 120 movups xmm1, [edi]; 121 movups xmm2, [edi + 16]; 122 movups xmm3, [edi + 32]; 123 movups xmm4, [edi + 48]; 124 movups xmm5, [edi + 64]; 125 movups xmm6, [edi + 80]; 126 127 addps xmm1, xmm2; 128 addps xmm3, xmm4; 129 addps xmm5, xmm6; 130 addps xmm1, xmm5; 131 addps xmm0, xmm3; 132 addps xmm0, xmm1; 133 134 add edi, 96; 135 136 movups xmm1, [edi]; 137 movups xmm2, [edi + 16]; 138 139 addps xmm1, xmm2; 140 addps xmm0, xmm1; 141 142 add edi, 32; 143 144 loop LL1; 145 146 ZZERO: 147 148 149 movd ebx, xmm0; 150 psrldq xmm0, 4; 151 movd eax, xmm0; 152 153 movd xmm1, eax; 154 movd xmm2, ebx; 155 addps xmm1, xmm2; 156 movd eax, xmm1; 157 movd xmm3, eax; 158 psrldq xmm0, 4; 159 160 161 movd ebx, xmm0; 162 psrldq xmm0, 4; 163 movd eax, xmm0; 164 165 movd xmm1, eax; 166 movd xmm2, ebx; 167 addps xmm1, xmm2; 168 movd eax, xmm1; 169 movd xmm4, eax; 170 addps xmm3, xmm4; 171 172 173 movd eax, xmm3; 174 mov temp, eax; 175 176 EMMS; 177 178 } 179 } View Code

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sse_acc_float?? c++部分

//上面的select記錄本次調用sse_acc_float時，數據是否對齊內存//下面分情況把剩余的和累加int start;float c = 0.0f;if (select == 1){start = cnt - (cnt % 24);for (int i = start; i < cnt; i++){c += A[i];}}else{start = cnt - (cnt % 56);for (int i = start; i < cnt; i++){c += A[i];}}//temp 是用指令計算 ，大部分數據的和//c 是用C++語句計算， 所有數據模24或者56剩余部分數據的和return(temp + c); View Code

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?推薦參考：SIMD(單道指令多道數據流)指令(MMX/SSE1/SSE2)詳解(中文).

?我是一名編程菜鳥，有什么技術上的問題，歡迎討論和交流指正。謝謝！

獲取全部源碼：點此? dot_acc.cpp

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轉載于:https://www.cnblogs.com/errorplayer/p/6616091.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的SIMD学习 -- 用SSE2指令作点乘和累加计算的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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