ARM CPU的 intrinsics指令集 - svlsr_u32_z

在 ARM SVE（Scalable Vector Extension） intrinsics 指令集中，svlsr_u32_z 是带掩码的向量逻辑右移指令，用于对无符号 32 位整数（uint32_t）向量执行逻辑右移操作，并通过掩码（predicate）控制有效元素的运算，掩码无效位置的结果会被清零。其名称中 “lsr” 表示 “Logical Shift Right”（逻辑右移），“z” 表示 “zeroing”（清零模式）。

基本语法

 

svuint32_t svlsr_u32_z(
    svbool_t pg,               // 掩码：控制哪些元素参与运算并保留结果
    svuint32_t op,             // 待移位的无符号32位整数向量
    uint32_t shift             // 移位量：每个元素右移的位数（0 ≤ shift < 32）
);

参数说明

1. pg（predicate mask）
   类型为 svbool_t 的掩码向量，决定运算的有效范围：
   • 掩码位为1的位置：对 op 向量中对应元素执行逻辑右移（op[i] >> shift），结果保留；
   • 掩码位为0的位置：结果直接清零（0），不参与移位运算。
2. op
   类型为 svuint32_t 的向量，存储待执行逻辑右移的无符号 32 位整数元素。
3. shift
   32 位无符号整数，表示每个元素的右移位数（统一的移位量，适用于向量中所有有效元素）。移位量必须在 [0, 31] 范围内（超出范围会导致未定义行为）。

核心功能

svlsr_u32_z 的核心是对向量中掩码有效的元素执行逻辑右移，高位补0，无效元素直接清零。逻辑右移的特点是：移位后高位用0填充，与算术右移（高位补符号位）不同，适用于无符号整数。

 

• 示例：
  若 op = [0x80000000, 0x0000000F, 0xABCD1234, 0x12345678]，
  shift = 4（右移 4 位），
  掩码 pg = [1, 1, 0, 1]（仅第 0、1、3 位有效），
  则运算结果为：
  • 第 0 位：0x80000000 >> 4 = 0x08000000（高位补 0），
  • 第 1 位：0x0000000F >> 4 = 0x00000000，
  • 第 2 位：掩码无效，结果为0，
  • 第 3 位：0x12345678 >> 4 = 0x01234567，
    最终结果向量为 [0x08000000, 0x00000000, 0x00000000, 0x01234567]。

使用场景与示例

逻辑右移常用于提取低位数据、缩放无符号整数、位域解析等场景。例如，从 32 位无符号整数中提取高 16 位（通过右移 16 位实现）：

#include <arm_sve.h>
#include <stdint.h>

// 从无符号32位整数数组中提取每个元素的高16位（右移16位）
void extract_high16(uint32_t* dst, const uint32_t* src, size_t len) {
    size_t i = 0;
    svcount_t vl = svcntw(); // 获取32位元素的向量长度（如8，对应256位SVE向量）
    svbool_t pg = svwhilelt_b32(i, len); // 生成初始掩码（标记有效元素）
    
    while (svptest_any(svptrue_b32(), pg)) {
        // 加载源数据向量（32位整数）
        svuint32_t src_vec = svld1_u32(pg, src + i);
        
        // 逻辑右移16位，提取高16位，掩码外元素清零
        svuint32_t dst_vec = svlsr_u32_z(pg, src_vec, 16);
        
        // 存储结果到目标数组
        svst1_u32(pg, dst + i, dst_vec);
        
        // 更新循环变量和掩码
        i += vl;
        pg = svwhilelt_b32(i, len);
    }
}

// 调用示例：
// uint32_t src[] = {0x12345678, 0xABCDABCD, 0x0000FFFF, 0xFFFF0000};
// uint32_t dst[4];
// extract_high16(dst, src, 4); 
// 结果：[0x00001234, 0x0000ABCD, 0x00000000, 0x0000FFFF]

关键注意事项

1. 清零模式（z的含义）
   指令名称中的 “z” 表示掩码无效（0）的位置结果会被强制清零，这与不带 “z” 的指令（如svlsr_u32）不同：后者在掩码无效时会保留原始输入值，而svlsr_u32_z 直接输出0。
2. 统一移位量
   shift 是一个标量值（而非向量），表示对所有有效元素执行相同的移位位数。若需对不同元素使用不同移位量，需使用 svlsrv_u32_z（“v” 表示向量移位量）。
3. 向量长度适配
   SVE 向量长度由硬件决定（如 256 位、512 位等），svlsr_u32_z 会自动适配当前长度，并行处理所有有效元素，无需手动适配不同硬件。
4. 与算术右移的区别
   逻辑右移（lsr）高位补0，适用于无符号整数；算术右移（asr）高位补符号位，适用于有符号整数。使用时需根据数据类型选择正确的移位指令。

总结

svlsr_u32_z 是 SVE 中用于带掩码的无符号 32 位向量逻辑右移的指令，通过掩码控制有效元素的移位操作，无效元素清零。它在提取高位数据、缩放无符号整数等场景中应用广泛，利用 SVE 的向量并行性可大幅提升批量数据的移位效率。