如何最有效地使用 AVX2 進行帶有面罩的左包裝？

左包裝問題

考慮有一個輸入數組和一個輸出數組，但只需要滿足某些條件的元素的情況寫入輸出數組。使用 AVX2 實現此目的最有效的方法是什麼？

SSE 方法

SSE 方法涉及使用_mm_movemask_ps 從輸入掩碼中提取4 位元掩碼，然後使用此掩碼透過_mm_load_si128 產生隨機播放控制資料。最後，使用 _mm_shuffle_epi8 來排列值以對齊 SIMD 暫存器前面的有效元素。此方法適用於具有 16 項查找表 (LUT) 的 4 寬 SSE 向量。

AVX 限制

但是，對於8 寬AVX向量，LUT 將需要大量的條目(256)，每個條目有32 位元組，從而導致8k 的內存使用量。令人驚訝的是，AVX 沒有提供簡化此過程的說明，例如帶包裝的蒙面商店。

AVX2 解決方案

儘管缺乏專門的說明，可以使用以下組合在AVX2 中實現高效的左打包技巧：

• 使用vpermps 進行變數洗牌： _mm256_permutevar8x32_ps 可用於執行跨車道變數洗牌，允許根據遮罩打包資料。
• 動態產生遮罩： BMI2 提供了 pext（並行位擷取）指令，可用於從輸入遮罩中擷取位元並產生隨機控制資料。
• 在AMD CPU 上避免使用pdep/pext： AMD Zen 3 之前的CPU 的pdep 和pext 延遲明顯更高，因此可能需要替代方法才能達到最佳效果

演算法

AVX2中的左打包演算法涉及以下步驟：

1. 從輸入中提取索引使用 pext 進行遮罩。
2. 解壓縮索引以產生隨機播放mask。
3. 使用 vpermps 根據 shuffle mask 對輸入資料進行 shuffle。

結論

這種方法提供了一種高效的解決方案用於 AVX2 中的左包裝。透過利用 vpermps、pext 和其他 BMI2 指令，可以以最小的開銷和延遲基於遮罩打包資料。

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