SSE指令的使用学习

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

1. 什么是指令集？

指令集是为了增强CPU在某些方面（如多媒体）的功能而特意开发出的一组程序代码集合。

2.常见的指令集有哪些呢？

1）MMX(Multi-Media Extensions,做媒体扩展)指令集：Intel1996年推出的一项多媒体指令增强技术。共包含57条多媒体指令，这些指令一次可以处理多个数据。

2）SSE（StreamingSIMD Extensions,单指令多数据留扩展）数据集：包含70条指令，其中有50条SIMD（单指令多数据技术）浮点运算指令，12条MMX整数运算增强指令，8条优化内存中连续数据块的传输指令。理论上这些指令对目前流行的图像处理、浮点处理、3D运算、视频处理、音频处理等多媒体应用起到全面强化的作用。

注意：SSE指令和3DNow!指令彼此互不兼容，但SSE包含了3DNow!的绝大多数功能。

3）SSE2、SSE3、SSE4是SSE的扩展技术。

4）3DNow！指令集。

3.Visual Studio使用SSE需要添加对应的头文件：
原因：加入头文件可以将汇编形式的指令集封装成C语言形式，可增强可读性以及可维护性。

mmintrin.h------>MMX

xmmintrin.h------>SSE

emmintrin.h------>SSE2

pmmintrin.h------>SSE3

有了这些头文件的支持，在我们的代码中便可以调用指令集函数的程序。

但是这些函数必须获得硬件CPU的支持，我们如何才能确保我们的计算机可以调用这些指令集呢？

可以使用一个叫做CPU-Z的工具自己对你的CPU的各种参数进行查询：

所谓CPU-Z是一款CPU检测软件，包括检测CPU的处理器、内存、显卡等等，（挺好用的！）

其界面如下，大致功能也可以一目了然：

SSE指令的使用学习

4.加载了头文件便可使用SSE的指令了，那么SSE指令和数据有什么特点呢？

SSE指令的函数名称一般定义为：_m_operation() ;

SSE的数据类型：__m128

PS：需要注意因为SSE的数据类型的固有特点，所以SSE指令要求数据的地址是16字节对齐的，怎么把我们给定的数据转化成该类型，需要使用_mm_load_ps(float const * _A)加以实现，该函数的原型：extern __m128 _mm_load_ps(float const * _A)

通俗的理解，该函数实现了将float的数组的每四个元素进行组合作为__m128类型的数据返回，以实现SSE指令函数的数据要求。

在使用该函数时：输入数据_A应该先被指定为16字节对齐，实现方法：
__declspec(align(16)) float Input[4]={1,2,3,4}

在处理完数据以后，用SSE指令完成的数据一般保存在以__m128的形式保存在暂存器里，为了后续运算一般需要将其保存会float形式的内存中，此时需要用到函数：

void _mm_storeu_ps(float* p,__m128 a);

一个例子很好的诠释以上知识点：

#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;
}

代码结果：

SSE指令的使用学习

5.怎么知道SSE有哪些可用的函数呢？

打开头文件“xmmintrin.h”，通过命名很容易推测出函数的应用目的。

参考:

1) http://blog.csdn.net/gengshenghong/article/details/7007100

2) http://blog.csdn.net/gengshenghong/article/details/7008704

3）http://blog.csdn.net/gengshenghong/article/details/7010615

4）http://blog.csdn.net/gengshenghong/article/details/7011373

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