simd学习
如何查看cpu是否支持simd？
# 检查特定指令集 grep -o avx2 /proc/cpuinfo | head -1 # 检查AVX2 grep -o sse4 /proc/cpuinfo | head -1 # 检查SSE4 grep -o avx512 /proc/cpuinfo | head -1 # 检查AVX512
gcc编译选项，增加支持simd
-mavx2 -D__AVX2__
SSE和AVX2对比
SSE（Streaming SIMD Extensions）
基本特性：
引入时间：1999年（Pentium III）
寄存器宽度：128位（16字节）
寄存器数量：8个（XMM0-XMM7）
数据并行度：一次处理多个数据元素
数据类型：
cpp
__m128i // 处理整数（16个char，8个short，4个int，2个long） __m128 // 处理单精度浮点数（4个float） __m128d // 处理双精度浮点数（2个double）
常见操作：
cpp
// 加载和存储 __m128i data = _mm_loadu_si128(ptr); // 加载16字节 _mm_storeu_si128(ptr, data); // 存储16字节// 算术运算 __m128i sum = _mm_add_epi32(a, b); // 4个int同时相加 __m128i prod = _mm_mullo_epi16(a, b); // 8个short同时相乘
AVX2（Advanced Vector Extensions 2）
基本特性：
引入时间：2013年（Haswell架构）
寄存器宽度：256位（32字节）← 比SSE翻倍
寄存器数量：16个（YMM0-YMM15）← 比SSE翻倍
向后兼容：包含所有SSE功能
数据类型：
cpp
__m256i // 处理整数（32个char，16个short，8个int，4个long） __m256 // 处理单精度浮点数（8个float） __m256d // 处理双精度浮点数（4个double）
增强功能：
cpp
// 更丰富的指令集 __m256i data = _mm256_loadu_si256(ptr); // 加载32字节 _mm256_storeu_si256(ptr, data); // 存储32字节// 新的操作类型 __m256i gather = _mm256_i32gather_epi32(base, index, scale); // 聚集加载
4. 直观对比
处理32个字符（char）：
| 技术 | 指令数 | 寄存器使用 | 性能 |
|---|---|---|---|
| 逐字节 | 32条加载 + 32条存储 | 1个通用寄存器 | 1x |
| SSE | 2条加载 + 2条存储 | 2个XMM寄存器 | 16x |
| AVX2 | 1条加载 + 1条存储 | 1个YMM寄存器 | 32x |
SSE和AVX2的关系就像：
SSE = 小货车（一次运16箱货物）
AVX2 = 大卡车（一次运32箱货物）
两者都是SIMD技术，但：
AVX2更强大（寄存器更大，指令更多）
SSE更兼容（支持更广泛的硬件）
AVX2包含SSE（向后兼容）
在高性能编程中，我们通常：
优先使用AVX2（如果可用）
降级使用SSE（作为备选）
提供回退方案（保证兼容性）