sse4.2 指令集
sse4.2 指令集
简介
全称是 Sreaming SIMD Extensions， 它是一组Intel CPU指令，用于像信号处理、科学计算或者3D图形计算一样的应用。其优势包括：更高分辨率的图像浏览和处理、高质量音频、MPEG2视频、同时MPEG2加解密；语音识别占用更少CPU资源；更高精度和更快响应速度。使用SSE指令集，主要是通过8个128-bit的寄存器：xmm0到xmm7 来完成的。在Linux下可以使用cat /proc/cpuinfo来查看CPU支持哪些指令集。 SSE的指令集是X86架构CPU特有的，对于ARM架构、MIPS架构等CPU是不支持的，所以使用了SSE指令集的程序，是不具备可移植标准的。
sse4.2 指令集为什么比普通指令集快
SSE（Stream SIMD Extentions，数据流单指令多数据扩展）是英特尔继MMX（Multi Media eXtension，多媒体扩展指令集）之后推出的新一代CPU指令集。MMX提供了8个64bit的寄存器进行SIMD操作，SSE系列提供了8个128bit的寄存器进行SIMD操作。而最新的AVX指令则支持256bit的SIMD操作。
如下图所示，SSE新增的8个128位寄存器（xmm0 ~ xmm7），每个寄存器可以用来存放4个32位单精度浮点数，8个16位整型数。也就是说，SSE中的所有计算都是一次性针对4个浮点数来完成的，这种批处理会带来显著的效率提升。使用SSE优化之后，我们的代码不一定会得到4倍速的提升，因为编译器可能已经自动对某些代码进行SSE优化了。
如何使用sse指令
使用SSE指令有两种方式：一是直接在C/C++中嵌入（汇编）指令；二是使用Intel C++ Compiler或是Microsoft Visual C++中提供的支持SSE指令集的intrinsics内联函数。从代码可读和维护角度讲，推荐使用intrinsics内联函数的形式。intrinsics是对MMX、SSE等指令集的一种封装，以函数的形式提供，使得程序员更容易编写和使用这些高级指令，在编译的时候，这些函数会被内联为汇编，不会产生函数调用的开销。想要使用SSE指令，则需要包含对应的头文件：
#include <mmintrin.h> //mmx
#include <xmmintrin.h> //sse
#include <emmintrin.h> //sse2
#include <pmmintrin.h> //sse3
1：#pragma simd //使用编译器指示符
2：使用内置函数(intrinsics)的方式，如SSE _mm_add_ps
使用sse4.2优化 crc32c
通用写法，支持4字节、2字节、1字节对齐的crc 运算
#include "nmmintrin.h"
uint32_t extend(uint32_t init_crc, const char *data, size_t n)
{
uint32_t res = init_crc ^ 0xffffffff;
size_t i;
#ifdef __x86_64__
uint64_t *ptr_u64;
uint64_t tmp;
#endif
uint32_t *ptr_u32;
uint16_t *ptr_u16;
uint8_t *ptr_u8;
// aligned to machine word's boundary
for (i = 0; (i < n) && ((intptr_t)(data + i) & ALIGN_MASK); ++i) {
res = _mm_crc32_u8(res, data[i]);
}
#ifdef __x86_64__
tmp = res;
while (n - i >= sizeof(uint64_t)) {
ptr_u64 = (uint64_t *)&data[i];
tmp = _mm_crc32_u64(tmp, *ptr_u64);
i += sizeof(uint64_t);
}
res = (uint32_t)tmp;
#endif
while (n - i >= sizeof(uint32_t)) {
ptr_u32 = (uint32_t *)&data[i];
res = _mm_crc32_u32(res, *ptr_u32);
i += sizeof(uint32_t);
}
while (n - i >= sizeof(uint16_t)) {
ptr_u16 = (uint16_t *)&data[i];
res = _mm_crc32_u16(res, *ptr_u16);
i += sizeof(uint16_t);
}
while (n - i >= sizeof(uint8_t)) {
ptr_u8 = (uint8_t *)&data[i];
res = _mm_crc32_u8(res, *ptr_u8);
i += sizeof(uint8_t);
}
return res ^ 0xffffffff;
};
