如何交换 System.Numerics.Vector 中的元素

Question

我的任务是使用 SIMD 加速中值滤波器。我找到了一个对向量元素进行排序的教程。然而，在这个例子中，向量的元素是成对交换的。然而，我还没有找到 System.Numerics.Vector 类的命令。 是否有一种有效的方法对此类向量的元素进行排序，或者使用 SIMD 实现中值滤波器的另一种高效 C# 实现？ 预先感谢您！

我在下面发现了一个很有前途的视频 https://www.youtube.com/watch?v=qejTqnxQRcw

因此我开始熟悉 System.Numerics.Vector 的基本概念，例如复制数据以及最小和最大等基本操作。然而，对于视频中的方法，也需要交换操作，但我在 System.Numerics.Vector 类的文档中找不到该操作。

Answer 1

System.Numerics.Vector 级别太高。 .NET 中的低级 SIMD 指令在固定大小类型

Vector128

和

Vector256

上运行

这是一个 PC 平台的示例，它对存储在 16 字节向量中的 FP32 元素进行排序。该算法被称为“排序网络”，维基百科有一个很好的插图。

static Vector128<float> sortLanes( Vector128<float> x )
{
    // Flip high + low halves, with _MM_SHUFFLE( 1, 0, 3, 2 )
    var tmp = Sse.Shuffle( x, x, 0x4E );
    // Sort and blend
    var i = Sse.Min( x, tmp );
    var ax = Sse.Max( x, tmp );
    x = Sse41.Blend( i, ax, 0b1100 );

    // Flip even / odd lanes, with _MM_SHUFFLE( 2, 3, 0, 1 )
    tmp = Sse.Shuffle( x, x, 0xB1 );
    // Sort and blend
    i = Sse.Min( x, tmp );
    ax = Sse.Max( x, tmp );
    x = Sse41.Blend( i, ax, 0b1010 );

    // Sorting two lanes in the middle, _MM_SHUFFLE( 3, 1, 2, 0 )
    tmp = Sse.Shuffle( x, x, 0xD8 );
    // Sort and blend
    i = Sse.Min( x, tmp );
    ax = Sse.Max( x, tmp );
    return Sse41.Blend( i, ax, 0b1100 );
}

Answer 2

从 .NET 7.0 开始，提供了

Vector128.Shuffle

和

Vector128.Shuffle

方法，可用于交换元素。 但Vector还是没有提供Shuffle方法。

我编写了 VectorTraits 库。该库提供了 Vectors.Shuffle 方法。它支持 Vector 的交换元素。 它支持X86和Arm平台上的硬件加速，并且支持较低版本的

.NET

程序（

.NET Core 3.0

+，

.NET 5.0

+...）。

NuGet：https://www.nuget.org/packages/VectorTraits