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【中文标题】XMM 寄存器的按位取反【英文标题】：Bitwise negation of XMM register 【发布时间】：2016-01-19 16:34:45 【问题描述】：如何获得 XMM 寄存器中值的按位取反？据我所知，没有这样的指示。唯一带有否定的指令是pandn，但要使用它来简单地否定一个 XMM 寄存器中的值，我必须让另一个 XMM 寄存器填充 1。
还有其他方法可以否定 XMM 寄存器中的位吗？或者有没有一种巧妙的方法可以在不访问内存的情况下用1 填充 XMM 寄存器？
【问题讨论】：
【参考方案1】：要加载一个全为 1 的寄存器，请使用
pcmpeqd xmm0, xmm0
之后你可以简单地从xmm0中减去xmmX得到~xmmX，或者使用pandn
您还可以轻松地将其他常量加载到 xmm 寄存器中
pcmpeqd xmm0, xmm0
psrld xmm0, 30 ; 3 (32-bit)
pcmpeqd xmm0, xmm0 ; -1
pcmpeqw xmm0, xmm0 ; 1.5f
pslld xmm0, 24
psrld xmm0, 2
pcmpeqw xmm0, xmm0 ; -2.0f
pslld xmm0, 30
阅读 Agner Fog 的优化指南，13.4 Generating constants - Making constants for integer vectors in XMM registers
【讨论】：
...或pxor 与全1寄存器。
psubd 和 pandn 相对于 pxor 的优势为零。 psubd 的吞吐量更差，而且两者都不是可交换的。
Constant floats with SIMD, What are the best instruction sequences to generate vector constants on the fly?【参考方案2】：
将pxor 与全1 寄存器一起使用。
pandn 也可以使用，但优势为零。没有任何情况下，pandn 和一个全为常量可以让你做任何你不能用 pxor 做的事情。
psubd 也可用（2 的补码标识），但比pandn 更差，因为它在某些 CPU 上的吞吐量较低（执行端口较少）。
pcmpedq xmm1, xmm1 ; create the all-ones. No false dependency.
pxor xmm0, xmm1 ; flip all the bits in XMM0. Doesn't destroy XMM1
;pandn xmm0, xmm1 ; equivalent but no advantage. (~xmm0) & xmm1
PXOR 很好，因为它是可交换的。借助 AVX，您可以使用一个微融合 uop 加载和不加载：
vpxor xmm0, xmm1, [rdi]
VPANDN 无法做到这一点，因为可以是内存或寄存器的操作数是非反转操作数。 （但是，如果没有 AVX，只需 movdqa 或 dqu 加载，然后 pxor 加载结果。reg-copy 和 micro-fused load+pxor 是 3 个未融合域 uops，而 2 个）
或者没有 AVX，如果你想销毁全一常量而不是你正在反转的数据，pxor 再次获胜：
movdqa xmm2, xmm1 ; copy the all-ones constant. Off the critical path for latency
pxor xmm2, xmm0
您可以将movdqa 与movdqa xmm2, xmm0 / pandn xmm2,xmm1 分开。 （只有 IvyBridge+ 和 Bulldozer-family/Ryzen 对矢量寄存器具有零延迟 movdqa。）或者，如果您每次都在目标寄存器中使用 pcmpeqd 重新实现全1（可能是因为寄存器压力或因为您不要循环执行），这将是另一种情况，您需要 pxor 而不是 pandn。
使用pcmpeqb/w/d 生成一个全1 常量是一种特殊情况，不会对旧值产生错误依赖（在 Silvermont 上除外），但仍然需要一个执行单元（与 Sandybridge 上的异或归零不同-家庭）。不过，它很便宜，而且它是编译器用于_mm_set1_epi32(-1) 的。
每次需要时重新创建常量而不是从另一个寄存器复制在 IvyBridge 及更高版本以及 Bulldozer-family 和 Ryzen 上稍微更糟。 XMM 副本的mov-elimination 避免占用向量执行单元/端口，以防向量-ALU 执行端口成为您的瓶颈。
但它在 Intel P6 系列（Core2/Nehalem）上稍好一些：当在一个问题组中读取太多“冷”寄存器时，寄存器读取停顿可能是一个问题。 （参见 Agner Fog 的 microarch pdf https://agner.org/optimize/）。 P6 系列已过时，但仍在一些旧机器中使用。如果您有在带有 AVX 的 CPU 上运行的 AVX 版本，您可能希望在代码的非 AVX 版本中对其进行调整。 （但 Haswell/Skylake “pentium”/“celeron”仍然是一个东西，而且他们没有 AVX，所以没有 AVX 并不意味着旧 CPU。）
【讨论】：
参见 Is NOT missing from SSE, AVX? 了解内在函数，以及 AVX-512Fvpernlogd 在没有向量常数的情况下完成工作。复习一个小知识点（反码与按位取反）
第一点是：反码与按位取反~在Java中~符号是按位取反，例如，~5=-6。-5=4. 快速计算：一般~可以直接用（a+1)算，正数负数均可思路：是按位取反运算，与反码是不同的，反码法规定，正数原反补码相同，负数的反码为原码除符... 查看详情
用异或代替按位求反
...来的每一位，1变0,0变1。按照这个1变0,0变1的标准，若求x的按位取反值，可以用求异或来替代。异或的本质是模二加，效果是相同为1，相异为0。对于x=10101，想要用异或来达到按位取反的效果，就得找出一个特殊的数。令这个数... 查看详情
c#'~'按位取反运算符的使用
按位取反运算符是按照二进制的每一位取反，比如byte类型，~0的结果就是255。该功能可以在mask中做一些反转操作 如下代码，a存放了2,4,8三个值。用按位取反‘~‘运算符反转打印结果是 false,flase,false,true,trueclassProgram{static... 查看详情
按位与，按位或，按位异或，按位取反
...符：是指对二进制位从低位到高位对齐后进行运算。1、按位与& 二进制“与”运算规则:1&1=11&0=00&0=0例如：$n=6;$m=12;$n&$m=???其中；6=二进制 110；12=二进制1100； $n&$m=10 01101100==》0100（二进制）=... 查看详情
java按位运算符之按位取反
一数据储存形式二进制在内存中以补码的形式存在。补码首位是符号位，0表示该数是正数，1表示该数是负数。 例如: 数值带符号的二进制原码(首位表示符号位)补码内存中的形式(*表示无效位,其数量取决于分配的内存空... 查看详情
python进阶练习之——按位取反⚡(代码片段)
**题目：**学习使用按位取反~。**程序分析：**~0=1;~1=0;print(~234)print(~~234)📣小白练手专栏，适合刚入手的新人欢迎订阅编程小白进阶📣有什么不明白的欢迎私信或留言，得到细致讲解。另外想要进阶... 查看详情
数据运算
...就是^，正好相反，相同为0，不通为1按位取反运算~，取60的按位取反，就是0变成1，1变成0所以~60=195，但是实际情况呢得到-61，都是负值因为计算机 查看详情
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perl操作符
...示+加法-减法*乘法/除法%取余**幂指数位运算符号表示&按位与|按位或^按位异或~按位取反and按位与or按位或xor按位异或not按位取反>>按位右移<<按位左移数值比较运算符符号表示>大于>=大于等于<小于<=小于等于... 查看详情
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...p; (异或是要异或符号左右的比较值不一样才为true)2、按位取反当使用~按位取反运算的时候，计算机会将操作数所对应的二进制表达式的每一个位进行取反计算，取反后所得到的值就是~按位取反的运算结果（这点没问题）例... 查看详情
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