PACKUSWB：无符号饱和打包

PACKUSWB（Pack with Unsigned Saturation）把两个操作数中的有符号 word（int16）转换成无符号 byte（uint8），再打包进目标寄存器。转换采用饱和规则，不会简单截断高位。

操作码

66 0F 67 /r

指令集

SSE2

英文全称

Pack with Unsigned Saturation

参考资料

INTEL SDM ↗

页码

919

01PACKUSWB 02xmm0, 03xmm1/m128

01

无符号饱和打包PACKUSWBmnemonic

把两组有符号 16 位整数压缩成无符号 8 位整数，并将越界值钳制到 0…255。

02

目标与第一源操作数xmm0destination

原有的 8 个 int16 转换后进入结果的低 8 个 byte，随后被结果覆盖。

03

第二源操作数xmm1/m128source

另外 8 个 int16 转换后进入结果的高 8 个 byte。

饱和规则

对每个有符号 16 位输入 x，输出为：

          0,  x < 0
sat_u8 =  x,  0 <= x <= 255
        255,  x > 255

输入 int16	输出 uint8	原因
-20	0	低于无符号 byte 下界
0	0	范围内
127	127	范围内
255	255	范围内
256	255	高于无符号 byte 上界
1000	255	高于无符号 byte 上界

这与普通窄化转换不同。例如，截断 256 的低 8 位会得到 0，而 PACKUSWB 得到 255。

两个寄存器如何打包

每个 XMM 源包含 8 个 word，结果 XMM 包含 16 个 byte。以下数组都按低位元素到高位元素书写：

PACKUSWB · SIGNED WORD → UNSIGNED BYTE

xmm0 · int16

xmm0[127:0]

xmm0[0]-20INT16

xmm0[1]0INT16

xmm0[2]1INT16

xmm0[3]127INT16

xmm0[4]255INT16

xmm0[5]256INT16

xmm0[6]1000INT16

xmm0[7]42INT16

xmm1 · int16

xmm1[127:0]

xmm1[0]300INT16

xmm1[1]254INT16

xmm1[2]-1INT16

xmm1[3]128INT16

xmm1[4]10INT16

xmm1[5]500INT16

xmm1[6]255INT16

xmm1[7]256INT16

xmm0 · uint8

xmm0[127:0]

xmm0[0]0UINT8

xmm0[1]0UINT8

xmm0[2]1UINT8

xmm0[3]127UINT8

xmm0[4]255UINT8

xmm0[5]255UINT8

xmm0[6]255UINT8

xmm0[7]42UINT8

xmm0[8]255UINT8

xmm0[9]254UINT8

xmm0[10]0UINT8

xmm0[11]128UINT8

xmm0[12]10UINT8

xmm0[13]255UINT8

xmm0[14]255UINT8

xmm0[15]255UINT8

输入元素各占 16 bits，饱和后各占 8 bits；每个圆球表示一个完整元素。结果低 8 bytes 来自 xmm0，高 8 bytes 来自 xmm1。

PACKUSWB · REGISTER OPERATIONX86 · CONVERT

向量宽度MMX/XMM/YMM/ZMM 有效位数64128256512元素宽度每个 packed 元素的位数8163264

元素数量向量宽度 ÷ 元素宽度

16

vs2 · xmm1第一来源

xmm1[127:0]

vs2[15]168 bits

vs2[14]158 bits

vs2[13]148 bits

vs2[12]138 bits

vs2[11]128 bits

vs2[10]118 bits

vs2[9]108 bits

vs2[8]98 bits

vs2[7]88 bits

vs2[6]78 bits

vs2[5]68 bits

vs2[4]58 bits

vs2[3]48 bits

vs2[2]38 bits

vs2[1]28 bits

vs2[0]18 bits

vs1 · xmm2第二来源

xmm2[127:0]

vs1[15]328 bits

vs1[14]318 bits

vs1[13]308 bits

vs1[12]298 bits

vs1[11]288 bits

vs1[10]278 bits

vs1[9]268 bits

vs1[8]258 bits

vs1[7]248 bits

vs1[6]238 bits

vs1[5]228 bits

vs1[4]218 bits

vs1[3]208 bits

vs1[2]198 bits

vs1[1]188 bits

vs1[0]178 bits

vd · xmm0（结果）convert

xmm0[127:0]

vd[15]16convert

vd[14]15convert

vd[13]14convert

vd[12]13convert

vd[11]12convert

vd[10]11convert

vd[9]10convert

vd[8]9convert

vd[7]8convert

vd[6]7convert

vd[5]6convert

vd[4]5convert

vd[3]4convert

vd[2]3convert

vd[1]2convert

vd[0]1convert

每个圆球代表一个完整元素强调背景：目标写入高索引在左、低索引在右

xmm0 words = [-20,   0,  1, 127, 255, 256, 1000, 42]
xmm1 words = [300, 254, -1, 128,  10, 500,  255, 256]

pack xmm0  = [  0,   0,  1, 127, 255, 255, 255, 42]
pack xmm1  = [255, 254,  0, 128,  10, 255, 255, 255]

result     = [  0,   0,  1, 127, 255, 255, 255, 42, 255, 254,  0, 128,  10, 255, 255, 255]

也就是说，第一源的转换结果进入目标低半部，第二源的转换结果进入目标高半部：

DEST.byte[0..7]  = sat_u8(OLD_DEST.word[0..7])
DEST.byte[8..15] = sat_u8(SRC.word[0..7])

其他编码形式

指令	输入与输出	指令集	特点
PACKUSWB mm, mm/m64	8 × int16 → 8 × uint8	MMX	使用 MMX 寄存器
PACKUSWB xmm1, xmm2/m128	16 × int16 → 16 × uint8	SSE2	两操作数，覆盖目标
VPACKUSWB xmm1, xmm2, xmm3/m128	16 × int16 → 16 × uint8	AVX	三操作数
VPACKUSWB ymm1, ymm2, ymm3/m256	32 × int16 → 32 × uint8	AVX2	每个 128 位 lane 独立打包
VPACKUSWB zmm1 {k1}{z}, zmm2, zmm3/m512	64 × int16 → 64 × uint8	AVX-512BW	支持 byte 粒度写掩码

PACKUSWB 不修改 EFLAGS，也不产生 SIMD 浮点异常。