寻找可交错两个XMM寄存器32位块高16位的SSE指令

需要使用SSE指令实现以下操作：将两个XMM寄存器a、b中每个32位块的高16位提取，按如下规则组合到结果寄存器r中：

r[15:0]    = a[31:16]  
r[31:16]   = a[63:48]  
r[47:32]   = a[95:80]  
r[63:48]   = a[127:112]  
r[79:64]   = b[31:16]  
r[95:80]   = b[63:48]  
r[111:96]  = b[95:80]  
r[127:112] = b[127:112]  

没有单条SSE指令能直接完成该操作，但可以通过SSE2的_mm_shuffle_epi16（对应指令PSHUW）配合位运算组合实现，步骤如下：

1. 提取并排列a的目标16位块
   使用_mm_shuffle_epi16从a中提取每个32位块的高16位（即a的第1、3、5、7个16位块），并将它们放到结果的低64位（第0、1、2、3个16位块）：

   __m128i a_part = _mm_shuffle_epi16(a, 0x7531);
   

   掩码0x7531的二进制为0111 0101 0011 0001，每个四位组指定结果对应16位块的来源：

   • 结果第3个16位块（r[63:48]）：取a的第7个16位块（a[127:112]）
   • 结果第2个16位块（r[47:32]）：取a的第5个16位块（a[95:80]）
   • 结果第1个16位块（r[31:16]）：取a的第3个16位块（a[63:48]）
   • 结果第0个16位块（r[15:0]）：取a的第1个16位块（a[31:16]）

2. 提取并排列b的目标16位块
   同理，使用_mm_shuffle_epi16从b中提取对应16位块，放到结果的高64位（第4、5、6、7个16位块）：

   __m128i b_part = _mm_shuffle_epi16(b, 0x75310000);
   

   掩码0x75310000指定结果高64位的16位块来源：

   • 结果第7个16位块（r[127:112]）：取b的第7个16位块（b[127:112]）
   • 结果第6个16位块（r[111:96]）：取b的第5个16位块（b[95:80]）
   • 结果第5个16位块（r[95:80]）：取b的第3个16位块（b[63:48]）
   • 结果第4个16位块（r[79:64]）：取b的第1个16位块（b[31:16]）

3. 合并结果
   由于a_part的高64位为0，b_part的低64位为0，直接用位或操作合并两个部分：

   __m128i r = _mm_or_si128(a_part, b_part);
   

完整代码示例 #

#include <emmintrin.h>

__m128i combine_high16(__m128i a, __m128i b) {
    __m128i a_part = _mm_shuffle_epi16(a, 0x7531);
    __m128i b_part = _mm_shuffle_epi16(b, 0x75310000);
    return _mm_or_si128(a_part, b_part);
}

该方案仅依赖SSE2指令集，现代x86 CPU均支持。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者MAP