SSE指令的使用學習

原創

fiufiu宇

2018-08-24 21:41

原文地址:https://blog.csdn.net/a200800170331/article/details/48706695

1. 什麼是指令集？

指令集是爲了增強CPU在某些方面（如多媒體）的功能而特意開發出的一組程序代碼集合。

2.常見的指令集有哪些呢？

1）MMX(Multi-Media Extensions,做媒體擴展)指令集：Intel1996年推出的一項多媒體指令增強技術。共包含57條多媒體指令，這些指令一次可以處理多個數據。

2）SSE（StreamingSIMD Extensions,單指令多數據留擴展）數據集：包含70條指令，其中有50條SIMD（單指令多數據技術）浮點運算指令，12條MMX整數運算增強指令，8條優化內存中連續數據塊的傳輸指令。理論上這些指令對目前流行的圖像處理、浮點處理、3D運算、視頻處理、音頻處理等多媒體應用起到全面強化的作用。

注意：SSE指令和3DNow!指令彼此互不兼容，但SSE包含了3DNow!的絕大多數功能。

3）SSE2、SSE3、SSE4是SSE的擴展技術。

4）3DNow！指令集。

3.Visual Studio使用SSE需要添加對應的頭文件：
原因：加入頭文件可以將彙編形式的指令集封裝成C語言形式，可增強可讀性以及可維護性。

mmintrin.h------>MMX

xmmintrin.h------>SSE

emmintrin.h------>SSE2

pmmintrin.h------>SSE3

有了這些頭文件的支持，在我們的代碼中便可以調用指令集函數的程序。

但是這些函數必須獲得硬件CPU的支持，我們如何才能確保我們的計算機可以調用這些指令集呢？

可以使用一個叫做CPU-Z的工具自己對你的CPU的各種參數進行查詢：

所謂CPU-Z是一款CPU檢測軟件，包括檢測CPU的處理器、內存、顯卡等等，（挺好用的！）

其界面如下，大致功能也可以一目瞭然：

4.加載了頭文件便可使用SSE的指令了，那麼SSE指令和數據有什麼特點呢？

SSE指令的函數名稱一般定義爲：_m_operation() ;

SSE的數據類型：__m128

PS：需要注意因爲SSE的數據類型的固有特點，所以SSE指令要求數據的地址是16字節對齊的，怎麼把我們給定的數據轉化成該類型，需要使用_mm_load_ps(float const * _A)加以實現，該函數的原型：extern __m128 _mm_load_ps(float const * _A)

通俗的理解，該函數實現了將float的數組的每四個元素進行組合作爲__m128類型的數據返回，以實現SSE指令函數的數據要求。

在使用該函數時：輸入數據_A應該先被指定爲16字節對齊，實現方法：
__declspec(align(16)) float Input[4]={1,2,3,4}

在處理完數據以後，用SSE指令完成的數據一般保存在以__m128的形式保存在暫存器裏，爲了後續運算一般需要將其保存會float形式的內存中，此時需要用到函數：

void _mm_storeu_ps(float* p,__m128 a);

一個例子很好的詮釋以上知識點：

#include "xmmintrin.h"
#include <iostream>
using namespace std;
void main()
{
__declspec(align(16)) float Input1[4]={1,2,3,4};
__declspec(align(16)) float Input2[4]={1,2,3,4};
float *Result;
Result=(float*)_aligned_malloc(sizeof(float)*4,16);
__m128 c;
__m128 a=_mm_load_ps(Input1);
__m128 b=_mm_load_ps(Input2);
c=_mm_add_ps(a,b);
_mm_storeu_ps(Result,c);
cout<<Input1[0]<<" "<<Input1[1]<<" " <<Input1[2]<<" "<<Input1[3]<<endl;
cout<<a.m128_f32[0]<<" "<<a.m128_f32[1]<<" " <<a.m128_f32[2]<<" "<<a.m128_f32[3]<<endl;
cout<<c.m128_f32[0]<<" "<<c.m128_f32[1]<<" " <<c.m128_f32[2]<<" "<<c.m128_f32[3]<<endl;
for(int i=0;i<4;i++)
{
cout<<Result[i]<<" ";
}
cout<<endl;
_aligned_free(Result);
return;
}