SSE

Αναφορά αρχιτεκτονικήςFeex

Το SSE (Streaming SIMD Extensions) εισήγαγε τους καταχωρητές x86 XMM και λειτουργίες κινητής υποδιαστολής πακεταρισμένης απλής ακρίβειας (packed single-precision). Αποτελεί το πρώτο μέλος μιας σειράς ανεξάρτητα προσδιορίσιμων επεκτάσεων SIMD.

Τι πρέπει να γνωρίζετε

Πώς λειτουργεί

Ένας καταχωρητής XMM περιέχει 128 bit. Οι λειτουργίες packed απλής ακρίβειας επενεργούν σε 4 τιμές κινητής υποδιαστολής 32-bit, ενώ οι βαθμωτές (scalar) μορφές επενεργούν σε μία μόνο τιμή με ειδική ανά εντολή συμπεριφορά για τα υπόλοιπα bit. Το SSE εισήγαγε επίσης το περιβάλλον ελέγχου και κατάστασης MXCSR για εξαιρέσεις κινητής υποδιαστολής SIMD και στρογγυλοποίηση.

Πού είναι χρήσιμο

Οι ρουτίνες γραφικών και ήχου μπορούν να εφαρμόζουν την ίδια λειτουργία σε πολλαπλές ανεξάρτητες τιμές. Οι λωρίδες (lanes) SIMD είναι στοιχεία δεδομένων εντός μιας εντολής, όχι πυρήνες CPU ή νήματα του λειτουργικού συστήματος. Το περιβάλλον πρόγραμμα εξακολουθεί να χειρίζεται φορτώσεις, αποθηκεύσεις και τιμές εξαιρέσεων.

Πώς να ελέγξετε την υποστήριξη και την ενεργοποίηση

Το CPUID.01H:EDX bit 25 υποδεικνύει το SSE. Το λειτουργικό σύστημα πρέπει να παρέχει την κατάλληλη διαχείριση κατάστασης XMM/MXCSR. Σε ένα κανονικό υποστηριζόμενο x86-64 ABI, τα SSE και SSE2 αποτελούν βασικές δυνατότητες, αλλά μια εφαρμογή 32-bit διαθέτει τη δική της γραμμή βάσης ανάπτυξης.

Μια δυνατότητα SIMD περιγράφει εντολές, όχι επιπλέον πυρήνες. Η μορφή της εντολής καθορίζει το εύρος των στοιχείων, το πρόσημο, τη στρογγυλοποίηση, την ευθυγράμμιση και το ποιες λωρίδες αλληλεπιδρούν. Το λογισμικό πρέπει να διατηρεί την κατάσταση των καταχωρητών του ABI και να χρησιμοποιεί ένα υποστηριζόμενο περιβάλλον εκτέλεσης.

Τι δεν καθορίζει η δυνατότητα

Το SSE από μόνο του δεν θεμελιώνει λειτουργίες ακεραίων ή διπλής ακρίβειας του SSE2, μεταγενέστερες επεκτάσεις SSE, AVX ή πολιτική υποστήριξης του λειτουργικού συστήματος. Ορισμένες παλαιού τύπου εντολές απαιτούν συγκεκριμένη στοίχιση μνήμης, την οποία ο προγραμματιστής οφείλει να τηρεί.

Συμβατότητα και απόδοση στην πράξη

Μεταγενέστερα ονόματα στην οικογένεια SSE έχουν ξεχωριστά bit δυνατοτήτων. Για ένα ανεπτυγμένο δυαδικό αρχείο, ελέγξτε το πλήρες ελάχιστο σύνολο δυνατοτήτων, συμπεριλαμβανομένων των βιβλιοθηκών και του κώδικα εκκίνησης. Ένα fallback είναι χρήσιμο μόνο εάν δεν εκτελεστεί καμία μη υποστηριζόμενη εντολή πριν από το βήμα επιλογής.

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.