128-битные сдвиги с использованием ассемблера?

Question

Какой самый эффективный способ сделать 128-битную смену на современном процессоре Intel (Core i7, Sandy Bridge).

Подобный код в моем самом внутреннем цикле:

u128 a[N];
void xor() {
  for (int i = 0; i < N; ++i) {
    a[i] = a[i] ^ (a[i] >> 1) ^ (a[i] >> 2);
  }
}

Данные в a[N] почти случайно.

Answer 1

Используя инструкцию Shift Double.

Так SHLD или же SHRD инструкция, потому что SSE не предназначен для этой цели. Существует классический метод, здесь у вас есть тестовые случаи для 128-битного сдвига влево на 16 бит в 32-битном и 64-битном режиме CPU.

Таким образом, вы можете выполнять неограниченное изменение размера до 32/64 бит. Yoo может переключаться на непосредственное количество бит или на число в регистре cl. Оператор первой инструкции также может обращаться к переменной в памяти.

128-битный сдвиг влево на 16 бит в режиме 32-битного процессора x86:

    mov     eax, $04030201;
    mov     ebx, $08070605;
    mov     ecx, $0C0B0A09;
    mov     edx, $100F0E0D;

    shld    edx, ecx, 16
    shld    ecx, ebx, 16
    shld    ebx, eax, 16
    shl     eax, 16

И 128-битное смещение влево на 16 бит в режиме 64-битного процессора x86:

    mov    rax, $0807060504030201;
    mov    rdx, $100F0D0E0B0C0A09;

    shld   rdx, rax, 16
    shl    rax, 16

Answer 2

В этом конкретном случае вы можете использовать комбинацию команд x86 SHR и RCR:

; a0 - bits 0-31 of a[i]
; a1 - bits 32-63 of a[i]
; a2 - bits 64-95 of a[i]
; a3 - bits 96-127 of a[i]
mov eax, a0
mov ebx, a1
mov ecx, a2
mov ecx, a3

shr eax, 1
rcr ebx, 1
rcr ecx, 1
rcr edx, 1

; b0 - bits 0-31 of b[i] := a[i] >> 1
; b1 - bits 32-63 of b[i] := a[i] >> 1
; b2 - bits 64-95 of b[i] := a[i] >> 1
; b3 - bits 96-127 of b[i] := a[i] >> 1
mov b0, eax
mov b1, ebx
mov b2, ecx
mov b3, edx

shr eax, 1
rcr ebx, 1
rcr ecx, 1
rcr edx, 1

; c0 - bits 0-31 of c[i] := a[i] >> 2 = b[i] >> 1
; c1 - bits 32-63 of c[i] := a[i] >> 2 = b[i] >> 1
; c2 - bits 64-95 of c[i] := a[i] >> 2 = b[i] >> 1
; c3 - bits 96-127 of c[i] := a[i] >> 2 = b[i] >> 1
mov c0, eax
mov c1, ebx
mov c2, ecx
mov c3, edx

Если ваша цель x86-64, это упрощается до:

; a0 - bits 0-63 of a[i]
; a1 - bits 64-127 of a[i]
mov rax, a0
mov rbx, a1

shr rax, 1
rcr rbx, 1

; b0 - bits 0-63 of b[i] := a[i] >> 1
; b1 - bits 64-127 of b[i] := a[i] >> 1
mov b0, rax
mov b1, rbx

shr rax, 1
rcr rbx, 1

; c0 - bits 0-63 of c[i] := a[i] >> 2 = b[i] >> 1
; c1 - bits 64-127 of c[i] := a[i] >> 2 = b[i] >> 1
mov c0, rax
mov c1, rbx

Обновление: исправлены опечатки в 64-битной версии