使用 SIMD 查找 Span<ushort> 中是否存在 'ushort' 的最快方法？

Question

在 .NET Core 上的 C# 中，我正在寻找最快的方法来检查给定的 ushort 值是否存在于 Span<ushort> 范围内。天真的选项包括枚举跨度，但我强烈怀疑通过 SIMD（即 SSE 或 AVX）存在更快的单核选项。

这里最快的选项是什么？（不安全的代码是可以的）

Answer 1

基本实现（在应用优化之前，例如 Peter 在评论中描述的优化）可能会像这样工作：

static unsafe bool ContainsUshort(Span<ushort> data, ushort val)
{
    int vecSize = Vector<ushort>.Count;
    var value = new Vector<ushort>(val);
    int i;
    fixed (ushort* ptr = &data[0])
    {
        int limit = data.Length - vecSize;
        for (i = 0; i <= limit; i += vecSize)
        {
            var d = Unsafe.ReadUnaligned<Vector<ushort>>(ptr + i);
            if (Vector.EqualsAny(d, value))
                return true;
        }
    }
    for (; i < data.Length; i++)
    {
        if (data[i] == val)
            return true;
    }
    return false;
}

这需要 System.Runtime.CompilerServices.Unsafe 包来进行不安全读取，否则从跨度（或数组）创建向量的效率要低得多。顺便说一下，EqualsAny 内在函数是用 (v)ptest 而不是 (v)pmovmskb 实现的，ptest 通常会花费更多微操作，因此相对而言，将其影响最小化更为重要 - 但由于有无法直接访问 ptest 或 pmovmskb 最终的 "vector to condition" AFAIK 仍然必须使用 Vector.EqualsAny （使用填充有 0xFFFF 的向量）完成，这有点傻..不过它在我的机器上要快一点（经过测试，return 的值将是 false，因此稍早退出的非展开版本没有发挥作用）

var allSet = new Vector<ushort>(0xFFFF);
int limit = data.Length - vecSize * 2;
for (i = 0; i <= limit; i += vecSize * 2)
{
    var d0 = Unsafe.ReadUnaligned<Vector<ushort>>(ptr + i);
    var d1 = Unsafe.ReadUnaligned<Vector<ushort>>(ptr + i + vecSize);
    var eq = Vector.Equals(d0, value) | Vector.Equals(d1, value);
    if (Vector.EqualsAny(eq, allSet))
        return true;
}

使用 SIMD 查找 Span<ushort> 中是否存在 'ushort' 的最快方法？

Fastest way to find if a 'ushort' is present within a Span<ushort> with SIMD?

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