linux编程的108种奇淫巧计之18（SIMD）

在优化的层次中，从上到下依次是，业务级，算法级，编码级，指令级，平台级，和硬件级。

业务级表示很多优化可以在业务讨论中被剪枝或者改进，例如业务真的需要用3个月的数据来做分析吗？还是2个月就够了？这需要产品经理，技术经理的经验，不在话下。

算法级主要集中在复杂度上，一个好的复杂度算法，哪怕实现的在拙劣可能都要远远好于一个优化到极致的差方法。往往大公司考试喜欢涉及这些方面。

编码级主要集中在语言上，语言使用的技巧，这方面的技巧非常多，也有很多书，C++编程思想等等。

指令级主要涉及到汇编和特定的处理器，这也有很多技巧，但需要一些低层的经验，本系列主要覆盖这个层次，也是比较冷门的层次。

平台级主要特指linux kernel的一些优化，将kernel优化到一些特定的应用上。

硬件级主要涉及具体的硬件，以及硬件的组合。

优秀的优化工程师需要兼顾从业务级到硬件级的各种知识，这样的人才非常宝贵。



上面是一些引子，本文继续讨论优化技巧，SIMD，单指令多数据，其简单含义就是将多个数据进行打包，用一条指令来完成多个数据的计算，和往常一样，还是举一个具体的例子。这是我最近优化的例子，可以说是第一个从现实而来的例子，此前的都是和我工作无关的。

简单解释一下这个函数的作用，code表示压缩后的编码，data中每个数都是0或者1，例如data【0】=0，data【1】=1，这是函数调用的先验假定，n是需要pack的数量，这里默认为128，其功能是将data[i]（i=0-127）打包成一个4个整形（128bit）。

例如int data[128]={0,1,0.......0,1,1},

调用完PACK1(code,data,128)后

code[0]=3

code[1]=0

code[2]=0

code[3]=1073741824

将code按比特从高到低展开为

[01000000 00000000 00000000 00000000]

[00000000 00000000 00000000 00000000]

[00000000 00000000 00000000 00000000]

[00000000 00000000 00000000 00000011]

原来data为128*4=512字节。打包后只有4*4=16字节。

好，这个功能，应该讲清楚了，下面就是实现的代码，希望感兴趣的朋友动手实践，详细的代码分析，下回再说。还会介绍另外一种实现方法，以及指令集兼容的问题，希望读者持续关注。

#define dolaf3(x,y,z,o,p) "pxor %%xmm1,%%xmm1/npxor %%xmm2,%%xmm2/npxor %%xmm3,%%xmm3/npxor %%xmm4,%%xmm4/nmovhpd "#x"(%1),%%xmm1/npsllq $32,%%xmm1/nmovhpd "#y"(%1)
,%%xmm2/npsllq  $32,%%xmm2/npsrlq  $32,%%xmm2/nORPD %%xmm1,%%xmm2/nmovss "#z"(%1),%%xmm3/npsllq  $32,%%xmm3/nmovss "#o"(%1),%%xmm4/nORPD  %%xmm3,%%xmm4/npslld $"#p"
,%%xmm15/nORPD   %%xmm2,%%xmm15/nORPD   %%xmm4,%%xmm15/n"
#define laf3(x) dolaf3(x*4,128+x*4,256+x*4,384+x*4,1)
 
void PACK1(uint32_t* code,uint32_t* data,size_t n)
{
        unsigned char* des = (unsigned char*)code;
        unsigned char* src = (unsigned char*)data;
        for(int i =0,j=0;j<n;src+=4*4,des+=128*4,j+=128)
        {
          __asm__ __volatile__(
                "pxor %%xmm15,%%xmm15/n"
                laf3(0)
                laf3(1)
                laf3(2)
                laf3(3)
                laf3(4)
                laf3(5)
                laf3(6)
                laf3(7)
                laf3(8)
                laf3(9)
                laf3(10)
                laf3(11)
                laf3(12)
                laf3(13)
                laf3(14)
                laf3(15)
                laf3(16)
                laf3(17)
                laf3(18)
                laf3(19)
                laf3(20)
                laf3(21)
                laf3(22)
                laf3(23)
                laf3(24)
                laf3(25)
                laf3(26)
                laf3(27)
                laf3(28)
                laf3(29)
                laf3(30)
                laf3(31)
                "movdqu  %%xmm15 ,(%0)/n"
                ::"r"(des),"r"(src):"memory");
        }
        __asm__ __volatile__ (
                " sfence /n "
                ::
        );
};

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