Come implementare CRC32 sfruttando le istruzioni specifiche di Intel?

Question

Intel ha uno specifico CRC32 instruction disponibile nel set di istruzioni SSE4.2. Come posso sfruttare questa istruzione per accelerare i calcoli CRC32?

Answer 1

Prima di tutto di istruzioni del processore Intel CRC32 serve per calcolare CRC-32C (cioè utilizza un polinomio diverso che regolare CRC32 Guardate la voce Wikipedia CRC32.)

Per utilizzare l'accelerazione hardware di Intel per CRC32C utilizzando gcc è possibile:

1. Inline linguaggio assembly in codice C tramite la dichiarazione asm
2. Utilizzare intrinseche _mm_crc32_u8, _mm_crc32_u16, _mm_crc32_u32 o _mm_crc32_u64. Vedere Intel Intrinsics Guide per una descrizione di quelli per il compilatore Intel icc ma anche gcc li implementa.

Questo è come si dovrebbe farlo con __mm_crc32_u8 che prende un byte alla volta, utilizzando __mm_crc32_u64 darebbe un ulteriore miglioramento delle prestazioni visto che richiede 8 byte alla volta.

uint32_t sse42_crc32(const uint8_t *bytes, size_t len) 
{ 
    uint32_t hash = 0; 
    size_t i = 0; 
    for (i=0;i<len;i++) { 
    hash = _mm_crc32_u8(hash, bytes[i]); 
    } 

    return hash; 
} 

per compilare questo è necessario passare -msse4.2 in CFLAGS. Come gcc -g -msse4.2 test.c altrimenti si lamenterà di undefined reference to _mm_crc32_u8.

Se si desidera ripristinare un'implementazione C semplice se l'istruzione non è disponibile nella piattaforma su cui è in esecuzione l'eseguibile, è possibile utilizzare l'attributo GCC ifunc. Come

uint32_t sse42_crc32(const uint8_t *bytes, size_t len) 
{ 
    /* use _mm_crc32_u* here */ 
} 

uint32_t default_crc32(const uint8_t *bytes, size_t len) 
{ 
    /* pure C implementation */ 
} 

/* this will be called at load time to decide which function really use */ 
/* sse42_crc32 if SSE 4.2 is supported */ 
/* default_crc32 if not */ 
static void * resolve_crc32(void) { 
    __builtin_cpu_init(); 
    if (__builtin_cpu_supports("sse4.2")) return sse42_crc32; 

    return default_crc32; 
} 

/* crc32() implementation will be resolved at load time to either */ 
/* sse42_crc32() or default_crc32() */ 
uint32_t crc32(const uint8_t *bytes, size_t len) __attribute__ ((ifunc ("resolve_crc32"))); 

Answer 2

Vedere this answer per le implementazioni hardware e software veloci di CRC-32C. L'implementazione hardware esegue in modo efficace tre istruzioni crc32 in parallelo per la velocità.