vgetmantps vs andpd 获取浮点数尾数的指令

Question

对于 skylakex（agner 雾的说明表）：

+-----------------------+-------------+-------------------+---------------------+----------------+---------+-----------------------+
|      Instruction      |  Operands   | µops fused domain | µops unfused domain | µops each port | Latency | Reciprocal throughput |
+-----------------------+-------------+-------------------+---------------------+----------------+---------+-----------------------+
| VGETMANTPS/PD         | v,v,v       |                 1 |                   1 | p01/05         |       4 | 0.5-1                 |
| AND/ANDN/OR/ XORPS/PD | x,x / y,y,y |                 1 |                   1 | p015           |       1 | 0.33                  |
+-----------------------+-------------+-------------------+---------------------+----------------+---------+-----------------------+

这是否意味着使用位掩码和逻辑并获取浮点数的尾数比使用 vgetmantps 指令更快？

将数字从 float 传输到 int 再返回到 float 的延迟是多少？

Answer 1

为了实现log(x)，您希望尾数和指数为float，并且vgetmantps/vgetexpps非常适合它。 AVX2 中 log2(__m256d) 的有效实现。这就是这些指令的用途，并且确实加快了对log(2). （此外，它可以将显着性归一化为 -0.5 .. +0.5 而不是 0..1 或其他整洁的范围，以创建多项式近似值或其他内容的输入log(x+1)。请参阅其文档。）

如果您只想将尾数作为整数，那么请确保将其他位与其他位分开，然后在一条指令中完成。

（但请记住，对于 NaN，尾数是 NaN 有效载荷，因此如果您需要对 NaN 执行不同的操作，则需要检查指数。）

将数字从 float 传输到 int 再返回到 float 的延迟是多少？

您已经拥有 Agner Fog 的指令表 ( https://agner.org/optimize/ )。在 Skylake（SKL 和 SKX）VCVT(T) PS2DQ上，FMA 端口的延迟为 4c，另一个方向也是如此。

或者您是否在询问将 FP 指令的输出andps用作整数指令的输入时的旁路延迟？

Agner Fog 的 microarch PDF 有一些关于在 vec-int 和 fp 域之间发送数据的绕过延迟的信息，但没有太多细节。

Skylake 的旁路延迟很奇怪：与之前的 uarches 不同，这取决于指令实际选择的端口。 andps如果它在端口 5 上运行，则在 FP 指令之间没有旁路延迟，但如果它在 p0 或 p1 上运行，则它有额外的 1c 延迟。

有关按域+执行端口细分的域交叉延迟表，请参阅英特尔的优化手册。

（而且更奇怪的是，这种旁路延迟延迟会永远影响该寄存器，即使它确实已经写回物理寄存器并且没有通过旁路网络转发。 vpaddd xmm0, xmm1, xmm2如果任一输入出现，两个输入都有 2c 延迟from vmulps。但是一些洗牌和其他指令在这两个域中都有效。我已经有一段时间没有尝试过这个了，我没有检查我的笔记，所以这个例子可能不完全正确，但它是这样的。）

（英特尔的优化手册没有提到这种永久效果，这种效果会持续到您用新值覆盖架构寄存器为止。因此，在使用整数指令的循环之前创建 FP 常量时要小心。）