如何解决如何在 ARM 上的 uint64_t 和 poly64_t 之间进行转换?
我想执行两个 uint64_t
值的多项式乘法(其中最低有效位(w&1
得到的那个)是最低有效系数(a0 in for w(x)=∑iai*xi )) 在 ARM 上得到最低有效的 64 个系数(a 0...a63) 结果为 uint64_t
(所以 result>>i&1
是 ai)。
但是,我不清楚将 uint64_t
转换为 poly64_t
和(最不重要的部分)poly128_t
到 uint64_t
的符合标准的方法是什么。
poly8_t、poly16_t、poly64_t 和 poly128_t 被定义为无符号整数类型。未指定这些是否与 uint8_t、uint16_t、uint64_t 和 uint128_t 的类型相同,用于重载和修改目的。
ACLE 没有定义 int64x1_t 是否与 int64_t 类型相同,或者 uint64x1_t 是否与 uint64_t 类型相同,或者 poly64x1_t 是否与 poly64_t 相同,例如用于 C++ 重载目的。
来源:https://developer.arm.com/documentation/101028/0009/Advanced-SIMD--Neon--intrinsics
上面的引号在我的脑海中打开了一些可怕的可能性,比如位顺序可能被翻转,或者有一些填充,或者谁知道,也许这些是一些 struct
。
到目前为止,我已经提出了这两个:
poly64_t uint64_t_to_poly64_t(uint64_t x) {
return vget_lane_p64(vcreate_p64(x),0);
}
uint64_t less_sinificant_half_of_poly128_t_to_uint64_t(poly128_t big) {
return vgetq_lane_u64(vreinterpretq_u64_p128(big),0);
}
但它们看起来很麻烦(因为它们经历了一些中间的东西,比如 poly64x1_t
),并且仍然做了一些假设(比如 poly128_t
可以被视为两个 uint64_t
的向量,并且第 0 个 uint64_t
将包含“不太重要的系数”,并且最不重要的多项式系数将位于最不重要的 uint64_t
位)。
OTOH 似乎我可以简单地“忽略”整个问题,并假装整数是多项式,因为这两个函数产生相同的程序集:
__attribute__((target("+crypto")))
uint64_t polynomial_mul_low(uint64_t v,uint64_t w) {
const poly128_t big = vmull_p64(uint64_t_to_poly64_t(v),uint64_t_to_poly64_t(w));
return less_sinificant_half_of_poly128_t_to_uint64_t(big);
}
__attribute__((target("+crypto")))
uint64_t polynomial_mul_low_naive(uint64_t v,uint64_t w) {
return vmull_p64(v,w);
}
即:
fmov d0,x0
fmov d1,x1
pmull v0.1q,v0.1d,v1.1d
fmov x0,d0
ret
此外,uint64_t_to_poly_64_t
和 less_sinificant_half_of_poly128_t_to_uint64_t
的程序集似乎是一个空操作,这支持了转换不涉及任何步骤的假设,真的。
(参见上面的操作:https://godbolt.org/z/o6bYsn4E4)
还有:
__attribute__((target("+crypto")))
uint64_t polynomial_mul_low_naive(uint64_t v,uint64_t w) {
return (uint64_t)vmull_p64(poly64_t{v},poly64_t{w});
}
似乎可以编译,虽然 {..}
给了我没有发生缩小的舒缓信心,但我仍然不确定位的顺序和系数的顺序是否保证一致,因此对最终的 (uint64_t)
演员表有些担心。
我希望我的代码正确无误。符合标准,而不是偶然工作,因为它必须编写一次并在许多 ARM64 平台上运行,因此我的问题是:
如何在 polyXXX_t 和 uintXXX_t 之间进行正确的转换,以及如何从 polyXXX_t 中提取“系数的下半部分”?
解决方法
ARM-NEON 内在集提供了许多类型,但基本上它们只是映射到同一组寄存器。类型可以帮助您(程序员)组织您的代码,而硬件实际上并不关心。
许多 ARM-NEON 内在函数的实现只是将所有这些类型设置为某个内部变量,因此在这些情况下类型安全性在很大程度上丢失了:Visual C++ 和 clang/LLVM 相对于 ARM-NEON 来说都相当“松散”类型安全。
GNUC 似乎是我使用过的一种编译器,它会生成这些类型警告,尽管您可以使用 -flax-vector-conversions
。
ARM-NEON 内在集定义了许多 vreinterpret_X_Y
和 vreinterpretq_X_Y
指令。当您需要针对您正在使用的特定指令组合强制它们时,这些用于在各种类型之间进行“类型转换”。
// Convert poly to unsigned int (the reverse is also defined)
vreinterpret_u8_p8
vreinterpret_u8_p16
vreinterpret_u16_p8
vreinterpret_u16_p16
vreinterpret_u32_p8
vreinterpret_u32_p16
vreinterpret_u64_p8
vreinterpret_u64_p16
vreinterpretq_u8_p8
vreinterpretq_u8_p16
vreinterpretq_u16_p8
vreinterpretq_u16_p16
vreinterpretq_u32_p8
vreinterpretq_u32_p16
vreinterpretq_u64_p8
vreinterpretq_u64_p16
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