POPCNT

Αναφορά αρχιτεκτονικήςFeex

Το POPCNT μετρά τον αριθμό των ενεργοποιημένων bit σε έναν ακέραιο τελεστέο. Το βαθμωτό bit δυνατοτήτων του για x86 είναι ξεχωριστό από το SSE4.2 και από τις επεκτάσεις διανυσματικής καταμέτρησης πληθυσμού (population-count).

Τι πρέπει να γνωρίζετε

Πώς λειτουργεί

Για ένα μοτίβο bit εισόδου, το POPCNT επιστρέφει το βάρος Hamming του. Μια είσοδος μηδέν παράγει μηδέν, ενώ μια τιμή με κάθε bit ενεργοποιημένο παράγει το εύρος του τελεστέου. Αυτό διαφέρει από τον εντοπισμό του πρώτου ενεργοποιημένου bit ή την καταμέτρηση των αρχικών ή τελικών μηδενικών.

Πού είναι χρήσιμο

Η τομή συνόλων bit (bitset intersection), τα συμπαγή φίλτρα βάσεων δεδομένων και ορισμένοι υπολογισμοί αποστάσεων χρησιμοποιούν καταμετρήσεις πληθυσμού. Ο πλήρης αλγόριθμος εξαρτάται επίσης από αναγνώσεις, δυαδικούς συνδυασμούς και συσσώρευση. Μια υλοποίηση διανυσματικής καταμέτρησης πληθυσμού έχει διαφορετικές προϋποθέσεις από τη βαθμωτή εντολή.

Πώς να ελέγξετε την υποστήριξη και την ενεργοποίηση

Το CPUID.01H:ECX bit 23 απαριθμεί το βαθμωτό POPCNT. Ελέγξτε οποιαδήποτε διανυσματική επέκταση population-count ξεχωριστά και βεβαιωθείτε ότι η γραμμή βάσης του προγράμματος περιλαμβάνει τη βαθμωτή δυνατότητα όταν την εκπέμπει άνευ όρων.

Ελέγξτε την ακριβή μορφή εντολής και τελεστέου αντί να συμπεραίνετε την υποστήριξη από μια γειτονική επέκταση. Οι δυνατότητες βαθμωτών ακεραίων (scalar integer) χρησιμοποιούν γενικά καταχωρητές γενικής χρήσης· μια κωδικοποίηση που συνδέεται με διανύσματα δεν σημαίνει αυτόματα απαίτηση κατάστασης διανύσματος (vector state).

Τι δεν καθορίζει η δυνατότητα

Το SSE4.2 δεν συνεπάγεται αρχιτεκτονικά το POPCNT. Το βαθμωτό POPCNT δεν κατοχυρώνει το AVX-512 VPOPCNTDQ ή άλλες λειτουργίες packed count. Μια σημαία CPU δεν προσδιορίζει πόσες λειτουργίες population count μπορούν να εκτελεστούν ανά κύκλο.

Συμβατότητα και απόδοση στην πράξη

Η ορθότητα εξαρτάται από τις οριακές περιπτώσεις (edge cases) καθώς και από την ταχύτητα. Η μηδενική είσοδος, η υπερχείλιση, οι σημαίες κρατουμένου (carry flags), το εύρος του τελεστέου, η στοίχιση και η διάταξη μνήμης μπορούν να αλλάξουν τη σημασιολογία. Προτιμάτε διεπαφές μεταγλωττιστή ή βιβλιοθήκης που τεκμηριώνουν αυτές τις λεπτομέρειες και παρέχουν μια υποστηριζόμενη εναλλακτική λύση (fallback).

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 · x86-64 psABI: επίπεδα αρχιτεκτονικής και μικροαρχιτεκτονικής επεξεργαστή

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.
x86-64 psABI: επίπεδα αρχιτεκτονικής και μικροαρχιτεκτονικής επεξεργαστή · Διεπαφή μηχανής, Αρχιτεκτονική επεξεργαστή: πίνακας βασικών και σωρευτικών δυνατοτήτων v2/v3/v4, έλεγχοι κατάστασης λειτουργικού συστήματος και συστάσεις ανάπτυξης.

Ήταν χρήσιμο αυτό το άρθρο;

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