关键词：
【中文标题】POPCNT如何在硬件中实现？【英文标题】：How is POPCNT implemented in hardware? 【发布时间】：2015-05-02 09:15:37 【问题描述】：根据http://www.agner.org/optimize/instruction_tables.pdf，POPCNT 指令（返回 32 位或 64 位寄存器中设置的位数）在现代 Intel 和 AMD 处理器上每个时钟周期的吞吐量为 1 条指令。这比任何需要多条指令的软件实现都要快得多 (How to count the number of set bits in a 32-bit integer?)。
POPCNT 是如何在硬件中如此高效地实现的？
【问题讨论】：
此操作也称为汉明权重。这可能对您的研究有所帮助。例如，请参阅Digital Hamming Weight and Distance Analyzers for Binary Vectors and Matrices (Sklyarov 2012)。 如果某些东西是在硬件中实现的（不是微码），它应该很快。无论如何，如果你有足够的内存和缓存，你可以很容易地在软件中实现高速弹出计数，使用查找表 【参考方案1】：有一项组合popcnt，位扫描正向/反向的专利：
US8214414 B2 - Combined set bit count and detector logic
摘要
描述了 PopCount 和 BitScan 的合并数据路径。硬件电路包括用于 PopCount 函数的压缩器树，它被 BitScan 函数重用（例如，位扫描正向 (BSF) 或位扫描反向 (BSR)）。选择器逻辑使压缩器树能够根据微处理器指令对 PopCount 或 BitScan 操作的输入字进行操作。如果选择了 BitScan 操作，则对输入字进行编码。压缩树接收输入字，对位进行操作，就好像所有位都具有相同的重要性级别（例如，对于 N 位输入字，输入字被视为 N 个一位输入）。压缩树电路的结果是一个二进制值，表示与执行的操作相关的数字（PopCount 的设置位数，或扫描输入字时遇到的第一个设置位的位位置）。
【讨论】：
虽然我不喜欢仅链接的答案，但这是一个非常酷的链接。 那么 9 张原理图图像很难作为答案发布。既然是专利，一切都解释清楚了。 哇，这就解释了为什么popcnt 对英特尔 SnB 系列的输出寄存器存在错误的依赖关系。我认为它只是在同一类 uops 中，并不是说它真的在与 bsr/bsf 相同的执行单元的同一路径上运行（需要将目标作为输入，以便他们可以保持不变） src=0 case.) 有趣的事实：英特尔修复了 Skylake 中 tzcnt/lzcnt 的错误 dep，但未修复 popcnt。
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