为什么我的 %xmm3 寄存器使用 vbroadcastsd 中的第一个参数而不是第四个？

Question

我正在尝试在汇编中实现一个函数，该函数使用 SIMD 向量指令和寄存器进行一些基本计算。函数签名是

void map_poly_double_vec(double* input, double* output, uint64_t length, double a, double b, double c, double d);

出于某种原因，当我使用

vbroadcastsd %xmm3, %ymm6

将

double d

参数放入

%ymm6

的所有字段中时，程序会将

double a

参数插入其中。除了最后一个之外，其他

vbroadcastsd

指令都可以正常工作。我已经使用 GDB 尝试找出原因，但指令只是运行并使用第一个双参数而不是第四个。

这是我的汇编函数（AT&T 语法）：

map_poly_double_vec:
    mov $0, %rcx

    vbroadcastsd %xmm0, %ymm3 #a
    vbroadcastsd %xmm1, %ymm4 #b
    vbroadcastsd %xmm2, %ymm5 #c
    vbroadcastsd %xmm3, %ymm6 #d

mpdv_loop:
    cmp %rdx, %rcx
    je mpdv_end

    vmovupd (%rdi, %rcx, 8), %ymm0
    vmovupd %ymm0, %ymm1

    vfmadd132pd %ymm3, %ymm4, %ymm1
    vfmadd132pd %ymm0, %ymm5, %ymm1
    vfmadd132pd %ymm1, %ymm6, %ymm0

    vmovupd %ymm0, (%rsi, %rcx, 8)

    add $4, %rcx
    jmp mpdv_loop

mpdv_end:
    ret

这就是我用来测试功能的。

#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "lab11.h"

double* create_array(uint64_t length) {
    double* array = (double*)malloc(length * sizeof(double));
    if (array == NULL) {
        return NULL;
    }
    for (uint64_t i = 0; i < length; i++) {
        array[i] = ((double)rand() / RAND_MAX - 0.25);
    }
    return array;
}

void print_double_array(double* array, uint64_t length) {
    printf("{ ");
    for (uint64_t i = 0; i < length; i++) {
        printf("%.6g ", array[i]);
    }
    printf("}\n");
}

int main(void) {
    uint64_t length = 16;
    double* doubles1 = create_array(length);
    double* double_out = (double*)malloc(length * sizeof(double));

    printf("map_poly_double_vec result:\n");
    memset(double_out, 0, length * sizeof(double));
    map_poly_double_vec(doubles1, double_out, length, 4, 5, 6, 7);
    print_double_array(double_out, length);

    free(doubles1);
    free(double_out);
    return 0;
}

我应该得到什么：

{ 13.105 7.98257 12.2256 12.4544 14.3174 6.69849 7.55013 12.0089 7.17059 9.39815 8.66996 10.2085 7.76063 9.0004 15.0642 14.3989 }

我的功能得到了什么：

map_poly_double_vec result:
{ 10.105 4.98257 9.22559 9.45443 11.3174 3.69849 4.55013 9.00889 4.17059 6.39815 5.66996 7.20848 4.76063 6.0004 12.0642 11.3989 }

Answer 1

请看第一期广播：

vbroadcastsd %xmm0, %ymm3 #a   <----
vbroadcastsd %xmm1, %ymm4 #b
vbroadcastsd %xmm2, %ymm5 #c
vbroadcastsd %xmm3, %ymm6 #d

现在，曾经保存参数

ymm3

的

d

已被参数

a

覆盖（已广播）。

所以

vbroadcastsd %xmm3, %ymm6

再次拿起论点

a

。

如果这是混乱的根源：

xmm

寄存器扩展到AVX中的

ymm

寄存器，

ymm

寄存器不是一组独立的新寄存器。每个256位

ymm

寄存器可以看作是两个128位的块，底部128位是对应的

xmm

寄存器，例如

xmm3

是

ymm3

的底部128位。