avx512
AVX-512Day 6

vpternlogd

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3項論理演算します。

3入力、1出力のLUTがあれば、3入力の論理演算を実現できます。(これを応用したのがFPGAと言える)

例えば、 (A | B) & C は、

A B C (A or B) &C
0 0 0 0
0 0 1 0
0 1 0 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 1 1
1 1 0 0
1 1 1 1

という感じですね。

これを実現するのが、vpternlogd (intrinsic は _mm512_ternarylogic_epi32) 等です。

3つのベクタレジスタと、8bitの即値を入力にとります。

各ベクタレジスタから 1bit ずつとってきて、3bit のインデックスを作ります。8bitの即値から、そのインデックスに対応するビットを出力します。

これを使うと、複数の論理演算を一命令で実現できる可能性が出てきます。

#include <immintrin.h>
#include <stdio.h>

unsigned int data1[16] = {0x00000fff};
unsigned int data2[16] = {0x0000faaa};
unsigned int data3[16] = {0x000000ff};

unsigned int out[16];

static inline unsigned int __attribute__((always_inline))
test(const unsigned int table)
{
    __m512i a = _mm512_loadu_si512(data1);
    __m512i b = _mm512_loadu_si512(data2);
    __m512i c = _mm512_loadu_si512(data3);
    __m512i d;

    d = _mm512_ternarylogic_epi32(a,b,c,table); // 4番目の引数は定数必須なので-O2とかでビルドすること
    _mm512_storeu_si512(out, d);

    for (int i=0; i<8; i++) {
        printf("table[%d] = %d\n", i, (table>>i)&1);
    }

    for (int i=0; i<16; i++) {
        unsigned int bit1 = (data1[0]>>i)&1;
        unsigned int bit2 = (data2[0]>>i)&1;
        unsigned int bit3 = (data3[0]>>i)&1;

        unsigned int bit4 = (out[0]>>i)&1;

        printf("0b%d%d%d = %d\n", bit1, bit2, bit3, bit4);
    }

}

int
main()
{
    test(0b01010101);
    puts("--");
    test(0b00001111);
}
$ ./sde -- ./a.out
table[0] = 1
table[1] = 0
table[2] = 1
table[3] = 0
table[4] = 1
table[5] = 0
table[6] = 1
table[7] = 0
0b101 = 0
0b111 = 0
0b101 = 0
0b111 = 0
0b101 = 0
0b111 = 0
0b101 = 0
0b111 = 0
0b100 = 1
0b110 = 1
0b100 = 1
0b110 = 1
0b010 = 1
0b010 = 1
0b010 = 1
0b010 = 1
--
table[0] = 1
table[1] = 1
table[2] = 1
table[3] = 1
table[4] = 0
table[5] = 0
table[6] = 0
table[7] = 0
0b101 = 0
0b111 = 0
0b101 = 0
0b111 = 0
0b101 = 0
0b111 = 0
0b101 = 0
0b111 = 0
0b100 = 0
0b110 = 0
0b100 = 0
0b110 = 0
0b010 = 1
0b010 = 1
0b010 = 1
0b010 = 1

明日からは @tanakmura がみんな大好きシャッフル命令を一個ずつ説明していく可能性があります。