Assembly 在双精度/simd中生成2^n

我正在尝试使用双重表示构建2^n。这个把戏是众所周知的

//使用双IEEE表示的指数计算2^n的提示
联盟ieee754{
双d；
uint32_t i[2]；
};
//将无符号long-long转换为double
内联双uint642dp（uint64\U t ll）{
ieee754 tmp；
tmp.ll=ll；
返回tmp.d；
}
-----------------------------------
//e^x=2^n e^y，n=round（x/log（2）+0.5）
双x=4.3；//从那里开始
双y=圆形（x/对数（2）+0.5）
int n=（int）y；//换算成双精度
uint642dp（（（uint64_t）n）+1023）您正在寻找的技巧实际上是
\u mm256\u castsi256\u pd
内在特性，它允许您将整数的SIMD数组转换为双精度的SIMD数组。这仅用于C/C++类型检查，不转换为任何指令

以下是执行此操作的代码片段（仅在指数的某些范围内有效）：

这需要AVX2，但128位版本只需要SSE2。注意，指数是作为64位整数提供的。如果有32位整数，请使用
\u mm256\u cvtepu32\u epi64

如果开始时的向量为
double
，如OP，则使用
\u mm256\u cvtpd\u epi32
和
\u mm256\u cvtepu32\u epi64
（直到AVX-512才可直接使用double->int64）这可能是毫无意义的优化，因为在SSE上的INT-浮点/双转换已经非常快，当然，生成2 ^ N是微不足道的。“诡计”（<代码>联合/代码>滥用）不幸的是C++……为什么不使用<代码>（双）（1个好答案）。在C++ 11中，你可以使用<代码>对齐（32）。

而不是非标准的

\uuuu declspec

（GNU C和MSVC在这方面有所不同）。此外，我可能使用了

\uMM256\uSET\uEPI64x（7,9,4,2）

作为初始值设定项，而不是

int64\uT

数组。另外，在英语中，它是

bias

，而不是

biais

：）@PeterCordes，谢谢。我不知道alignas（32）从C++11开始，谢谢你的提醒，请随意编辑相应的帖子。对于

\u mm256\u set\u epi64x

，我懒得使用它，记住一些编译器标题没有以完全相同的命名公开它。至于英语，你找到我了！（刚刚编辑了帖子）。我必须检查它是

epi64x

还是

epi64

。编译器/链接器在合并向量常量方面做得很好，就像它们如何将相同的字符串文字合并到单个定义中一样，因此几乎总是最好使用

\u mm_set1

或

\u mm_set

将常量分配给局部变量，而不是将常量放入你自己把它们放在静态常量存储器中。（不幸的是，

static const\uuum128 foo=\u mm\u set（）

sucks:这将在启动时运行构造函数，而不是让数据从

foo

开始）@PeterCordes，非常感谢您的编辑。虽然我的编译器版本会产生广播，但应注意标记。英特尔的intrinsics指南只列出了这些，所以希望它能安全地在所有编译器中使用。它适用于gcc和clang。使用

vpbroadcastq

加载32B常量可能是件好事，因为它是c在英特尔硬件上作为

vmovdqa

堆。任何一个好的编译器在内联后都会将广播加载从循环中提升出来，因此它不必每次都通过循环加载，无论它是否带有广播。

// tips to calculate 2^n using the exponent of the double IEEE representation
union ieee754{
    double d;
    uint32_t i[2];
};

// Converts an unsigned long long to a double
inline double uint642dp(uint64_t ll) {
  ieee754 tmp;
  tmp.ll=ll;
  return tmp.d;
}
-----------------------------------
// e^x = 2^n e^y, n = round(x/log(2)+0.5)

double x = 4.3; // start from there
double y = round(x/log(2)+0.5)
int n = (int)y; // convert in to double 
uint642dp(( ((uint64_t)n) +1023)<<52); // calculate 2^n fastly

#include <immintrin.h>

__m256d pow2n (__m256i n)
{
    const __m256i bias = _mm256_set1_epi64x( 1023 );
    __m256i t = _mm256_add_epi64 (n, bias);
    t = _mm256_slli_epi64 (t, 52);
    return _mm256_castsi256_pd (t) ;
}

#include <cstdio>

int main ()
{
        __m256i rn = _mm256_set_epi64x( 7, 9, 4, 2 );
        __m256d pn = pow2n (rn) ;
        double v [4] ;
        _mm256_storeu_pd (v, pn) ;
        printf ("v = %lf %lf %lf %lf\n", v[0], v[1], v[2], v[3]) ;
        return 0 ;
}

v = 4.000000 16.000000 512.000000 128.000000