FMA και FMA3

Αναφορά αρχιτεκτονικήςFeex

Ονομάζεται επίσης FMA, FMA3

Το FMA υπολογίζει έναν πολλαπλασιασμό και μια πρόσθεση κινητής υποδιαστολής με μία τελική στρογγυλοποίηση. Το FMA3 αναφέρεται στην οικογένεια εντολών fused multiply-add τριών τελεστέων του x86· απαριθμείται ξεχωριστά από το AVX2.

Τι πρέπει να γνωρίζετε

Πώς λειτουργεί

Μια συγχωνευμένη λειτουργία αξιολογεί ένα γινόμενο και ένα άθροισμα ως μία αριθμητική πράξη πριν από τη στρογγυλοποίηση στη μορφή προορισμού. Αυτό μπορεί να διατηρήσει μια συνεισφορά που θα χανόταν εάν ο πολλαπλασιασμός στρογγυλοποιούνταν πρώτα. Οι μορφές εντολών 132, 213 και 231 επιλέγουν ποιοι τελεστέοι παρέχουν το γινόμενο, τον προσθετέο και τον προορισμό που αντικαθίσταται. Οι βαθμωτές και οι packed μορφές έχουν διαφορετική συμπεριφορά λωρίδων (lanes).

Πού είναι χρήσιμο

Ο υπολογισμός πολυωνύμων, ο πολλαπλασιασμός πινάκων και τα ψηφιακά φίλτρα μπορούν να χρησιμοποιήσουν το FMA για να συνδυάσουν αριθμητικές πράξεις. Το συγχωνευμένο αποτέλεσμα μπορεί να διαφέρει από ένα πρόγραμμα που χρησιμοποιεί σκόπιμα δύο ξεχωριστές πράξεις. Επομένως, οι ρυθμίσεις συστολής (contraction) του μεταγλωττιστή και οι απαιτήσεις αριθμητικής αναπαραγωγιμότητας έχουν σημασία, όπως και η διαθεσιμότητα των εντολών.

Πώς να ελέγξετε την υποστήριξη και την ενεργοποίηση

Για τις εντολές VEX FMA3, ελέγξτε το bit 12 του CPUID.01H:ECX μαζί με τους πλήρεις ελέγχους κατάστασης λειτουργικού συστήματος για AVX. Εάν χρησιμοποιείτε μορφές EVEX, ελέγξτε τα πρόσθετα υποσύνολα AVX-512 και την κατάσταση που απαιτούνται από αυτές τις μορφές. Ελέγξτε τις σημαίες του μεταγλωττιστή όταν τα αριθμητικά αποτελέσματα αλλάζουν μετά από μια νέα μεταγλώττιση.

Το πρόγραμμα πρέπει τόσο να περιέχει μια κατάλληλη υλοποίηση όσο και να την επιλέγει κατά τον χρόνο εκτέλεσης. Η απαρίθμηση υλικού, η ενεργοποιημένη από το λειτουργικό σύστημα κατάσταση καταχωρητών και η μεταγλωττισμένη βασική γραμμή (baseline) του εκτελέσιμου αρχείου αποτελούν ξεχωριστούς ελέγχους. Μια εικονική μηχανή μπορεί σκόπιμα να εκθέτει λιγότερες δυνατότητες από τον κεντρικό υπολογιστή της (host), και ένα container δεν προσθέτει εντολές στην CPU του κεντρικού υπολογιστή.

Τι δεν καθορίζει η δυνατότητα

Το FMA δεν σημαίνει ότι κάθε έκφραση κινητής υποδιαστολής αξιολογείται με επιπλέον ακρίβεια και δεν εγγυάται πανομοιότυπα αποτελέσματα σε διαφορετικές ρυθμίσεις μεταγλωττιστή. Το FMA4 είναι μια διαφορετική οικογένεια εντολών. Ούτε το AVX ούτε το AVX2 από μόνα τους αποδεικνύουν υποστήριξη για το FMA3.

Συμβατότητα και απόδοση στην πράξη

Μετρήστε τον πλήρη φόρτο εργασίας με αντιπροσωπευτικά δεδομένα. Τα ευρύτερα διανύσματα μπορούν να μειώσουν τον αριθμό των εντολών αφήνοντας αμετάβλητη την κίνηση μνήμης, τον συγχρονισμό ή το κόστος μετατροπής. Η καθυστέρηση εντολών (latency), η διακίνηση (throughput) και η συμπεριφορά κατανάλωσης ισχύος εξαρτώνται από την ακριβή μικροαρχιτεκτονική και τις συνθήκες λειτουργίας.

Μια πρακτική λίστα ελέγχου επαλήθευσης

Καταγράψτε το ακριβές μοντέλο επεξεργαστή ή πλατφόρμας και τις εμπλεκόμενες εκδόσεις εφαρμογής, λειτουργικού συστήματος και περιβάλλοντος εκτέλεσης (runtime). Διατηρήστε τη διατύπωση του πραγματικού σφάλματος ή της απαίτησης.
Ελέγξτε τις αναφορές του κατασκευαστή για το συγκεκριμένο μοντέλο και, στη συνέχεια, εξετάστε την πραγματική δυνατότητα και την ενεργοποιημένη κατάσταση στο περιβάλλον όπου εκτελείται το πρόγραμμα.
Συγκρίνετε κάθε απαίτηση του επιλεγμένου εκτελέσιμου αρχείου (binary) ή του backend. Μια δυνατότητα με παρόμοιο όνομα, ένα ψευδώνυμο ή μια ευρεία ετικέτα τεχνολογίας δεν επαρκεί.
Επιβεβαιώστε ότι η εφαρμογή επέλεξε την προβλεπόμενη υλοποίηση. Χρησιμοποιήστε τα τεκμηριωμένα διαγνωστικά της και μια υποστηριζόμενη εναλλακτική λύση (fallback) όταν δεν πληρούνται οι απαιτήσεις.
Κάντε μία υποστηριζόμενη αλλαγή τη φορά και επαναλάβετε τον ίδιο φόρτο εργασίας. Διατηρήστε διαθέσιμη την αρχική διαμόρφωση και τη διαδρομή επαναφοράς.

Εάν η δυνατότητα αναφέρεται αλλά το λογισμικό δεν μπορεί να τη χρησιμοποιήσει

Ξεκινήστε με το ακριβές στοιχείο που αποτυγχάνει. Μια βάση δεδομένων υλικού περιγράφει την καταγεγραμμένη δυνατότητα· το λειτουργικό σύστημα ή ο hypervisor μπορεί να εκθέσει ένα διαφορετικό πραγματικό περιβάλλον. Ένα σφάλμα μη έγκυρης εντολής (illegal-instruction error) απαιτεί επίσης διερεύνηση της πραγματικής εντολής που προκάλεσε το σφάλμα και της έκδοσης του εκτελέσιμου (binary build), καθώς η αλλοίωση δεδομένων ή μια άσχετη μη υποστηριζόμενη εντολή μπορεί να προκαλέσει παρόμοιο σύμπτωμα.

Εγκαταστήστε την έκδοση της εφαρμογής, του προγράμματος οδήγησης ή του περιβάλλοντος εκτέλεσης που υποστηρίζεται για την ακριβή πλατφόρμα και χρησιμοποιήστε τη βασική γραμμή (baseline) ή την εναλλακτική έκδοση (fallback build) που τεκμηριώνει ο κατασκευαστής, εάν χρειάζεται. Μια ενημέρωση λογισμικού δεν μπορεί να δημιουργήσει μια εντολή που λείπει από τον επεξεργαστή. Οι αλλαγές στο υλικολογισμικό (firmware) και στην πολιτική ασφαλείας θα πρέπει να ακολουθούν τη διαδικασία του κατασκευαστή του συστήματος και ένα σχέδιο επαναφοράς και όχι μια γενική συνταγή βελτιστοποίησης.

Πηγές και πεδίο εφαρμογής αυτής της επεξήγησης

Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual · Πυρήνας Linux: χρήση δυνατοτήτων XSTATE στον χώρο χρήστη

Αυτές οι αναφορές καθορίζουν την αρχιτεκτονική συμπεριφορά και τις απαιτήσεις λογισμικού. Δεν επαληθεύουν ανεξάρτητα κάθε τιμή δυνατότητας σε μια συνδεδεμένη σελίδα μοντέλου υλικού. Για την υποστήριξη του μοντέλου, χρησιμοποιήστε τα στοιχεία τεκμηρίωσης του κατασκευαστή αυτής της σελίδας και ελέγξτε την πραγματική διαμόρφωση του συστήματος. Αυτό το άρθρο δεν παρέχει ημερομηνία δοκιμής επιδόσεων (benchmark), πιστοποίησης ή ανεξάρτητης αξιολόγησης.

Πηγές και επαλήθευση

Συντακτική ιδιοκτησία: Feex. Δεν έχει καταγραφεί ημερομηνία ανεξάρτητης αναθεώρησης. Πώς ερευνούμε.

Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual · Οι τόμοι 1 και 2 περιγράφουν τις κατονομαζόμενες οικογένειες εντολών και το CPUID· ο τόμος 3 περιγράφει την κατάσταση, τη σελιδοποίηση, το VMX και τους ελέγχους προστασίας. Η τεκμηρίωση αρχιτεκτονικής δεν καθορίζει την υποστήριξη για ένα συγκεκριμένο μοντέλο.
Πυρήνας Linux: χρήση δυνατοτήτων XSTATE στον χώρο χρήστη · Κατάσταση διανύσματος ενεργοποιημένη από το λειτουργικό σύστημα, δυναμικά ενεργοποιημένη κατάσταση πλακιδίων, απαιτήσεις στοίβας σημάτων και ροή δικαιωμάτων AMX. Η συμπεριφορά που αφορά ειδικά το Linux δεν αποτελεί υπόσχεση για άλλο λειτουργικό σύστημα.

Ήταν χρήσιμο αυτό το άρθρο;

Ένα ναι ή όχι είναι αρκετό. Επιλέξτε έναν λόγο εάν θέλετε ή προσθέστε μια σύντομη σημείωση.