"Intel优化手册：指令优化深入解析"

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《Intel 64和IA-32架构优化参考手册》是一本介绍指令优化的重要手册，它提供了关于Intel处理器架构及优化技术的详细信息。该手册由Intel发布，旨在帮助软件开发人员充分利用Intel处理器的性能优势，以优化应用程序的执行效率。首先，《Intel 64和IA-32架构优化参考手册》是一本重要的技术文档，它提供了关于Intel处理器架构和指令集的全面介绍。该手册详细描述了Intel处理器架构的特点、指令集的功能和执行规则等内容。通过深入了解这些信息，软件开发人员可以更好地理解Intel处理器的工作原理，从而更高效地编写应用程序。其次，《Intel 64和IA-32架构优化参考手册》重点介绍了如何进行指令优化。在软件开发过程中，指令优化是提高应用程序性能的关键。该手册通过详细讲解指令的使用方法、执行方式和优化技巧，帮助开发人员利用底层硬件资源，优化程序的性能。通过合理地使用指令优化技术，开发人员可以提高程序的运行速度，减少资源的消耗，从而提升应用程序的用户体验。此外，《Intel 64和IA-32架构优化参考手册》还介绍了一些常见的优化技术和工具。其中包括性能分析工具、调试器和优化编译器等。这些工具可以帮助开发人员识别和解决程序中的性能瓶颈，进一步优化应用程序的执行效率。需要注意的是，《Intel 64和IA-32架构优化参考手册》适用于使用Intel处理器的系统。对于其他微处理器架构，可能存在差异，因此需要根据实际情况进行相应的优化和调整。总之，《Intel 64和IA-32架构优化参考手册》是一本重要的技术手册，对于软件开发人员来说具有重要的参考价值。通过阅读和学习该手册中的内容，开发人员可以深入了解Intel处理器的架构和指令集，掌握指令优化的技巧和方法，从而提升应用程序的性能和用户体验。《Intel 64和IA-32架构优化参考手册》不仅适用于专业的软件开发人员，也适用于对Intel处理器架构感兴趣的学生和爱好者。通过了解和运用手册中的优化技术，可以更好地利用Intel处理器的性能优势，提高应用程序的执行效率。

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B.6.6.1 Locating Cache Misses in the Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-56

B.6.6.2 L1 Data Cache Misses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-56

B.6.6.3 L2 Cache Misses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-56

B.6.7 Memory Sub-system - Prefetching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-57

B.6.7.1 L1 Data Prefetching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-57

B.6.7.2 L2 Hardware Prefetching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-57

B.6.7.3 Software Prefetching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-57

B.6.8 Memory Sub-system - TLB Miss Ratios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-57

B.6.9 Memory Sub-system - Core Interaction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-58

B.6.9.1 Modified Data Sharing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-58

B.6.9.2 Fast Synchronization Penalty. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-58

B.6.9.3 Simultaneous Extensive Stores and Load Misses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-58

B.6.10 Memory Sub-system - Bus Characterization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-58

B.6.10.1 Bus Utilization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-58

B.6.10.2 Modified Cache Lines Eviction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B-59

APPENDIX C

INSTRUCTION LATENCY AND THROUGHPUT

C.1 OVERVIEW . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C-1

C.2 DEFINITIONS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C-2

C.3 LATENCY AND THROUGHPUT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C-2

C.3.1 Latency and Throughput with Register Operands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .C-3

C.3.2 Table Footnotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C-28

C.3.3 Instructions with Memory Operands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C-29

EXAMPLES

Example 3-1. Assembly Code with an Unpredictable Branch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5

Example 3-2. Code Optimization to Eliminate Branches. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5

Example 3-3. Eliminating Branch with CMOV Instruction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-6

Example 3-4. Use of PAUSE Instruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-6

Example 3-5. Static Branch Prediction Algorithm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-7

Example 3-6. Static Taken Prediction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-7

Example 3-7. Static Not-Taken Prediction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3-7

Example 3-8. Indirect Branch With Two Favored Targets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-10

Example 3-9. A Peeling Technique to Reduce Indirect Branch Misprediction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-10

Example 3-10. Loop Unrolling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-11

Example 3-11. Macro-fusion, Unsigned Iteration Count . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-14

Example 3-12. Macro-fusion, If Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-14

Example 3-13. Macro-fusion, Signed Variable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-15

Example 3-14. Macro-fusion, Signed Comparison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-15

Example 3-15. Additional Macro-fusion Benefit in Intel Microarchitecture Code Name Sandy Bridge. . . . . . . . . . . . . . 3-16

Example 3-16. Avoiding False LCP Delays with 0xF7 Group Instructions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-17

Example 3-17. Unrolling Loops in LSD to Optimize Emission Bandwidth. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-18

Example 3-18. Independent Two-Operand LEA Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-22

Example 3-19. Alternative to Three-Operand LEA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-22

Example 3-20. Examples of 512-bit Additions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-23

Example 3-21. Clearing Register to Break Dependency While Negating Array Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-26

Example 3-22. Spill Scheduling Code. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-28

Example 3-23. Zero-Latency MOV Instructions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-29

Example 3-24. Byte-Granular Data Computation Technique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-29

Example 3-25. Re-ordering Sequence to Improve Effectiveness of Zero-Latency MOV Instructions . . . . . . . . . . . . . . 3-30

Example 3-26. Avoiding Partial Register Stalls in Integer Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-32

Example 3-27. Avoiding Partial Register Stalls in SIMD Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-33

Example 3-28. Avoiding Partial Flag Register Stalls. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-34

Example 3-29. Partial Flag Register Accesses in Intel Microarchitecture Code Name Sandy Bridge . . . . . . . . . . . . . . . 3-34

Example 3-30. Reference Code Template for Partially Vectorizable Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-36

Example 3-31. Three Alternate Packing Methods for Avoiding Store Forwarding Difficulty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-37

Example 3-32. Using Four Registers to Reduce Memory Spills and Simplify Result Passing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-38

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Example 3-33. Stack Optimization Technique to Simplify Parameter Passing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-38

Example 3-34. Base Line Code Sequence to Estimate Loop Overhead . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-39

Example 3-35. Optimize for Load Port Bandwidth in Intel Microarchitecture Code Name Sandy Bridge . . . . . . . . . . . 3-41

Example 3-36. Index versus Pointers in Pointer-Chasing Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-42

Example 3-37. Example of Bank Conflicts in L1D Cache and Remedy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-43

Example 3-38. Using XMM Register in Lieu of Memory for Register Spills . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-44

Example 3-39. Loads Blocked by Stores of Unknown Address . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-45

Example 3-40. Code That Causes Cache Line Split . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-46

Example 3-41. Situations Showing Small Loads After Large Store. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-49

Example 3-42. Non-forwarding Example of Large Load After Small Store. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-49

Example 3-43. A Non-forwarding Situation in Compiler Generated Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-49

Example 3-44. Two Ways to Avoid Non-forwarding Situation in Example 3-43. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-50

Example 3-45. Large and Small Load Stalls. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-50

Example 3-46. Loop-carried Dependence Chain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-52

Example 3-47. Rearranging a Data Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-52

Example 3-48. Decomposing an Array . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-53

Example 3-49. Examples of Dynamical Stack Alignment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-54

Example 3-50. Aliasing Between Loads and Stores Across Loop Iterations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-56

Example 3-51. Instruction Pointer Query Techniques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-57

Example 3-52. Using Non-temporal Stores and 64-byte Bus Write Transactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-60

Example 3-53. On-temporal Stores and Partial Bus Write Transactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-60

Example 3-54. Using DCU Hardware Prefetch. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-61

Example 3-55. Avoid Causing DCU Hardware Prefetch to Fetch Un-needed Lines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-62

Example 3-56. Technique For Using L1 Hardware Prefetch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-63

Example 3-57. REP STOSD with Arbitrary Count Size and 4-Byte-Aligned Destination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-65

Example 3-58. Algorithm to Avoid Changing Rounding Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-72

Example 4-1. Identification of MMX Technology with CPUID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-2

Example 4-2. Identification of SSE with CPUID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-2

Example 4-3. Identification of SSE2 with cpuid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-3

Example 4-4. Identification of SSE3 with CPUID. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-3

Example 4-5. Identification of SSSE3 with cpuid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-3

Example 4-6. Identification of SSE4.1 with cpuid. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4

Example 4-7. Identification of SSE4.2 with cpuid. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4

Example 4-8. Detection of AESNI Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-5

Example 4-9. Detection of PCLMULQDQ Instruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-5

Example 4-10. Detection of AVX Instruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-6

Example 4-11. Detection of VEX-Encoded AESNI Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-7

Example 4-12. Detection of VEX-Encoded AESNI Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-7

Example 4-13. Simple Four-Iteration Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-14

Example 4-14. Streaming SIMD Extensions Using Inlined Assembly Encoding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-14

Example 4-15. Simple Four-Iteration Loop Coded with Intrinsics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-15

Example 4-16. C++ Code Using the Vector Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-16

Example 4-17. Automatic Vectorization for a Simple Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-16

Example 4-18. C Algorithm for 64-bit Data Alignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-18

Example 4-19. AoS Data Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-21

Example 4-20. SoA Data Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-21

Example 4-21. AoS and SoA Code Samples. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-21

Example 4-22. Hybrid SoA Data Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-22

Example 4-23. Pseudo-code Before Strip Mining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-23

Example 4-24. Strip Mined Code. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-24

Example 4-25. Loop Blocking. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-24

Example 4-26. Emulation of Conditional Moves. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-26

Example 5-1. Resetting Register Between __m64 and FP Data Types Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5-3

Example 5-2. FIR Processing Example in C language Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4

Example 5-3. SSE2 and SSSE3 Implementation of FIR Processing Code. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4

Example 5-4. Zero Extend 16-bit Values into 32 Bits Using Unsigned Unpack Instructions Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-5

Example 5-5. Signed Unpack Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-5

Example 5-6. Interleaved Pack with Saturation Code. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-7

Example 5-7. Interleaved Pack without Saturation Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-7

CONTENTS

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Example 5-8. Unpacking Two Packed-word Sources in Non-interleaved Way Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-9

Example 5-9. PEXTRW Instruction Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-10

Example 5-10. PINSRW Instruction Code. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-10

Example 5-11. Repeated PINSRW Instruction Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-11

Example 5-12. Non-Unit Stride Load/Store Using SSE4.1 Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-11

Example 5-13. Scatter and Gather Operations Using SSE4.1 Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-11

Example 5-14. PMOVMSKB Instruction Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-12

Example 5-15. Broadcast a Word Across XMM, Using 2 SSE2 Instructions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-13

Example 5-16. Swap/Reverse words in an XMM, Using 3 SSE2 Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-13

Example 5-17. Generating Constants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-14

Example 5-18. Absolute Difference of Two Unsigned Numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-15

Example 5-19. Absolute Difference of Signed Numbers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-16

Example 5-20. Computing Absolute Value . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-16

Example 5-21. Basic C Implementation of RGBA to BGRA Conversion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-16

Example 5-22. Color Pixel Format Conversion Using SSE2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-17

Example 5-23. Color Pixel Format Conversion Using SSSE3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-18

Example 5-24. Big-Endian to Little-Endian Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-18

Example 5-25. Clipping to a Signed Range of Words [High, Low]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-19

Example 5-26. Clipping to an Arbitrary Signed Range [High, Low] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-20

Example 5-27. Simplified Clipping to an Arbitrary Signed Range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-20

Example 5-28. Clipping to an Arbitrary Unsigned Range [High, Low] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-21

Example 5-29. Complex Multiply by a Constant. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-23

Example 5-30. Using PTEST to Separate Vectorizable and non-Vectorizable Loop Iterations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-24

Example 5-31. Using PTEST and Variable BLEND to Vectorize Heterogeneous Loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-24

Example 5-32. Baseline C Code for Mandelbrot Set Map Evaluation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-25

Example 5-33. Vectorized Mandelbrot Set Map Evaluation Using SSE4.1 Intrinsics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-26

Example 5-34. A Large Load after a Series of Small Stores (Penalty) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-28

Example 5-35. Accessing Data Without Delay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-28

Example 5-36. A Series of Small Loads After a Large Store . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-28

Example 5-37. Eliminating Delay for a Series of Small Loads after a Large Store . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-29

Example 5-38. An Example of Video Processing with Cache Line Splits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-29

Example 5-39. Video Processing Using LDDQU to Avoid Cache Line Splits. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-30

Example 5-40. Un-optimized Reverse Memory Copy in C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-31

Example 5-41. Using PSHUFB to Reverse Byte Ordering 16 Bytes at a Time. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-33

Example 5-42. PMOVSX/PMOVZX Work-around to Avoid False Dependency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-35

Example 5-43. Table Look-up Operations in C Code. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-35

Example 5-44. Shift Techniques on Non-Vectorizable Table Look-up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-36

Example 5-45. PEXTRD Techniques on Non-Vectorizable Table Look-up. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-37

Example 5-46. Pseudo-Code Flow of AES Counter Mode Operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-39

Example 5-47. AES128-CTR Implementation with Eight Block in Parallel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-39

Example 5-48. AES128 Key Expansion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-46

Example 5-49. Compress 32-bit Integers into 5-bit Buckets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-49

Example 5-50. Decompression of a Stream of 5-bit Integers into 32-bit Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-51

Example 6-1. Pseudocode for Horizontal (xyz, AoS) Computation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-4

Example 6-2. Pseudocode for Vertical (xxxx, yyyy, zzzz, SoA) Computation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-5

Example 6-3. Swizzling Data Using SHUFPS, MOVLHPS, MOVHLPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-6

Example 6-4. Swizzling Data Using UNPCKxxx Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-7

Example 6-5. Deswizzling Single-Precision SIMD Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-8

Example 6-6. Deswizzling Data Using SIMD Integer Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6-9

Example 6-7. Horizontal Add Using MOVHLPS/MOVLHPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-10

Example 6-8. Horizontal Add Using Intrinsics with MOVHLPS/MOVLHPS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-11

Example 6-9. Multiplication of Two Pair of Single-precision Complex Number . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-13

Example 6-10. Division of Two Pair of Single-precision Complex Numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-13

Example 6-11. Double-Precision Complex Multiplication of Two Pairs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-14

Example 6-12. Double-Precision Complex Multiplication Using Scalar SSE2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-14

Example 6-13. Dot Product of Vector Length 4 Using SSE/SSE2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-15

Example 6-14. Dot Product of Vector Length 4 Using SSE3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-16

Example 6-15. Dot Product of Vector Length 4 Using SSE4.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-16

Example 6-16. Unrolled Implementation of Four Dot Products . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-16

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CONTENTS

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Example 6-17. Normalization of an Array of Vectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-17

Example 6-18. Normalize (x, y, z) Components of an Array of Vectors Using SSE2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-18

Example 6-19. Normalize (x, y, z) Components of an Array of Vectors Using SSE4.1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-19

Example 6-20. Data Organization in Memory for AOS Vector-Matrix Multiplication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-20

Example 6-21. AOS Vector-Matrix Multiplication with HADDPS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-20

Example 6-22. AOS Vector-Matrix Multiplication with DPPS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-21

Example 6-23. Data Organization in Memory for SOA Vector-Matrix Multiplication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-22

Example 6-24. Vector-Matrix Multiplication with Native SOA Data Layout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-23

Example 7-1. Pseudo-code Using CLFLUSH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-9

Example 7-2. Populating an Array for Circular Pointer Chasing with Constant Stride . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-11

Example 7-3. Prefetch Scheduling Distance. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-13

Example 7-4. Using Prefetch Concatenation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-14

Example 7-5. Concatenation and Unrolling the Last Iteration of Inner Loop. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-15

Example 7-6. Data Access of a 3D Geometry Engine without Strip-mining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-19

Example 7-7. Data Access of a 3D Geometry Engine with Strip-mining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-20

Example 7-8. Using HW Prefetch to Improve Read-Once Memory Traffic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-21

Example 7-9. Basic Algorithm of a Simple Memory Copy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-25

Example 7-10. A Memory Copy Routine Using Software Prefetch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-26

Example 7-11. Memory Copy Using Hardware Prefetch and Bus Segmentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-27

Example 8-1. Serial Execution of Producer and Consumer Work Items. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-5

Example 8-2. Basic Structure of Implementing Producer Consumer Threads. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-6

Example 8-3. Thread Function for an Interlaced Producer Consumer Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-7

Example 8-4. Spin-wait Loop and PAUSE Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-12

Example 8-5. Coding Pitfall using Spin Wait Loop. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-15

Example 8-6. Placement of Synchronization and Regular Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-16

Example 8-7. Declaring Synchronization Variables without Sharing a Cache Line. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-16

Example 8-8. Batched Implementation of the Producer Consumer Threads. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-21

Example 8-9. Parallel Memory Initialization Technique Using OpenMP and NUMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-24

Example 9-1. Compute 64-bit Quotient and Remainder with 64-bit Divisor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-3

Example 9-2. Quotient and Remainder of 128-bit Dividend with 64-bit Divisor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9-4

Example 10-1. A Hash Function Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-4

Example 10-2. Hash Function Using CRC32 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-4

Example 10-3. Strlen() Using General-Purpose Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-6

Example 10-4. Sub-optimal PCMPISTRI Implementation of EOS handling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-8

Example 10-5. Strlen() Using PCMPISTRI without Loop-Carry Dependency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-8

Example 10-6. WordCnt() Using C and Byte-Scanning Technique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-9

Example 10-7. WordCnt() Using PCMPISTRM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-10

Example 10-8. KMP Substring Search in C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-12

Example 10-9. Brute-Force Substring Search Using PCMPISTRI Intrinsic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-13

Example 10-10.Substring Search Using PCMPISTRI and KMP Overlap Table. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-15

Example 10-11.I Equivalent Strtok_s() Using PCMPISTRI Intrinsic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-19

Example 10-12.I Equivalent Strupr() Using PCMPISTRM Intrinsic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-21

Example 10-13.UTF16 VerStrlen() Using C and Table LookupTechnique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-22

Example 10-14.Assembly Listings of UTF16 VerStrlen() Using PCMPISTRI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-23

Example 10-15.Intrinsic Listings of UTF16 VerStrlen() Using PCMPISTRI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-25

Example 10-16.Replacement String Library Strcmp Using SSE4.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-27

Example 10-17.High-level flow of Character Subset Validation for String Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-29

Example 10-18.Intrinsic Listings of atol() Replacement Using PCMPISTRI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-29

Example 10-19.Auxiliary Routines and Data Constants Used in sse4i_atol() listing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-31

Example 10-20.Conversion of 64-bit Integer to ASCII . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-34

Example 10-21.Conversion of 64-bit Integer to ASCII without Integer Division . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-35

Example 10-22.Conversion of 64-bit Integer to ASCII Using SSE4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-37

Example 10-23.Conversion of 64-bit Integer to Wide Character String Using SSE4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-43

Example 10-24. MULX and Carry Chain in Large Integer Numeric . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-48

Example 10-25. Building-block Macro Used in Binary Decimal Floating-point Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-49

Example 11-1. Cartesian Coordinate Transformation with Intrinsics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-3

Example 11-2. Cartesian Coordinate Transformation with Assembly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-4

Example 11-3. Direct Polynomial Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-6

Example 11-4. Function Calls and AVX/SSE transitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-8

CONTENTS

PAGE

Example 11-5. AoS to SoA Conversion of Complex Numbers in C Code. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-10

Example 11-6. Aos to SoA Conversion of Complex Numbers Using AVX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-12

Example 11-7. Register Overlap Method for Median of 3 Numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-13

Example 11-8. Data Gather - AVX versus Scalar Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-15

Example 11-9. Scatter Operation Using AVX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-17

Example 11-10.SAXPY using Intel AVX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-18

Example 11-11.Using 16-Byte Memory Operations for Unaligned 32-Byte Memory Operation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-19

Example 11-12.SAXPY Implementations for Unaligned Data Addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-20

Example 11-13.Loop with Conditional Expression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-23

Example 11-14.Handling Loop Conditional with VMASKMOV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-23

Example 11-15.Three-Tap Filter in C Code. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-24

Example 11-16.Three-Tap Filter with 128-bit Mixed Integer and FP SIMD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-24

Example 11-17.256-bit AVX Three-Tap Filter Code with VSHUFPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-25

Example 11-18.Three-Tap Filter Code with Mixed 256-bit AVX and 128-bit AVX Code. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-26

Example 11-19.8x8 Matrix Transpose - Replace Shuffles with Blends. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-28

Example 11-20.8x8 Matrix Transpose Using VINSRTPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-30

Example 11-21.Port 5 versus Load Port Shuffles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-32

Example 11-22.Divide Using DIVPS for 24-bit Accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-34

Example 11-23.Divide Using RCPPS 11-bit Approximation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-34

Example 11-24.Divide Using RCPPS and Newton-Raphson Iteration. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-35

Example 11-25.Reciprocal Square Root Using DIVPS+SQRTPS for 24-bit Accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-36

Example 11-26.Reciprocal Square Root Using RCPPS 11-bit Approximation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-36

Example 11-27.Reciprocal Square Root Using RCPPS and Newton-Raphson Iteration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-36

Example 11-28.Square Root Using SQRTPS for 24-bit Accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-37

Example 11-29. Square Root Using RCPPS 11-bit Approximation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-38

Example 11-30. Square Root Using RCPPS and One Taylor Series Expansion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-38

Example 11-31. Array Sub Sums Algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-40

Example 11-32. Single-Precision to Half-Precision Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-41

Example 11-33. Half-Precision to Single-Precision Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-42

Example 11-34. Performance Comparison of Median3 using Half-Precision vs. Single-Precision . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-43

Example 11-35. Macros for Separable KLT Intra-block Transformation Using AVX2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-45

Example 11-36. Separable KLT Intra-block Transformation Using AVX2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-47

Example 11-37. Macros for Parallel Moduli/Remainder Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-53

Example 11-38. Signed 64-bit Integer Conversion Utility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-53

Example 11-39. Unsigned 63-bit Integer Conversion Utility. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-55

Example 11-40. Access Patterns Favoring Non-VGATHER Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-59

Example 11-41. Access Patterns Likely to Favor VGATHER Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-60

Example 12-1. Reduce Data Conflict with Conditional Updates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-6

Example 12-2. Transition from Non-Elided Execution without Aborting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-9

Example 12-3. Exemplary Wrapper Using RTM for Lock/Unlock Primitives. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-11

Example 12-4. Spin Lock Example Using HLE in GCC 4.8 and Later . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-13

Example 12-5. Spin Lock Example Using HLE in Intel and Microsoft Compiler Intrinsic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-13

Example 12-6. A Meta Lock Example. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-15

Example 12-7. A Meta Lock Example Using RTM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-16

Example 12-8. HLE-enabled Lock-Acquire/ Lock-Release Sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-16

Example 12-9. A Spin Wait Example Using HLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-17

Example 12-10. A Conceptual Example of Intermixed HLE and RTM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-18

Example 12-11. Emulated RTM intrinsic for Older GCC compilers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-25

Example 12-12. C++ Example of HLE Intrinsic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-27

Example 12-13. Emulated HLE Intrinsic with Older GCC compiler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-27

Example 12-14. HLE Intrinsic Supported by Intel and Microsoft Compilers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-28

Example 13-1. Unoptimized Sleep Loop. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-14

Example 13-2. Power Consumption Friendly Sleep Loop Using PAUSE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-14

Example 14-1. Instruction Pairing and Alignment to Optimize Decode Throughput on Intel® Atom™

Microarchitecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-4

Example 14-2. Alternative to Prevent AGU and Execution Unit Dependency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-6

Example 14-3. Pipeling Instruction Execution in Integer Computation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-7

Example 14-4. Memory Copy of 64-byte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-11

Example 14-5. Examples of Dependent Multiply and Add Computation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-12

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