Перейти к содержимому

FMA и FMA3

Справочник по архитектуреFeex

Также называется FMA, FMA3

FMA вычисляет умножение и сложение с плавающей запятой с одним окончательным округлением. FMA3 относится к семейству инструкций x86 fused multiply-add с тремя операндами; эта возможность определяется отдельно от AVX2.

Что необходимо знать

FMA вычисляет умножение и сложение с плавающей запятой с одним окончательным округлением. FMA3 относится к семейству инструкций x86 fused multiply-add с тремя операндами; эта возможность определяется отдельно от AVX2.

Как это работает

Совмещенная операция вычисляет произведение и сумму как одну арифметическую операцию перед округлением до целевого формата. Это позволяет сохранить составляющую, которая была бы потеряна, если бы умножение округлялось первым. Формы инструкций 132, 213 и 231 выбирают, какие операнды предоставляют произведение, слагаемое и перезаписываемый целевой регистр. Скалярные и упакованные формы по-разному работают с дорожками (lanes).

Области применения

Вычисление полиномов, умножение матриц и цифровые фильтры могут использовать FMA для объединения арифметических операций. Результат совмещенной операции может отличаться от программы, которая намеренно использует две раздельные операции. Поэтому настройки свертывания инструкций в компиляторе и требования к числовой воспроизводимости имеют значение наряду с доступностью инструкций.

Как проверить поддержку и активацию

Для инструкций VEX FMA3 проверьте бит 12 в CPUID.01H:ECX вместе с полным набором проверок состояния ОС для AVX. При использовании форм EVEX проверьте дополнительные подмножества AVX-512 и состояние, требуемое этими формами. Проверяйте флаги компилятора, если числовые результаты изменяются после пересборки.

Программа должна содержать соответствующую реализацию и выбирать ее во время выполнения. Аппаратный опрос, состояние регистров под управлением ОС и базовый уровень набора инструкций скомпилированного бинарного файла проверяются раздельно. Виртуальная машина может намеренно скрывать часть функций хоста, а контейнер не добавляет процессору инструкций, отсутствующих на хосте.

Чего не гарантирует данная функция

FMA не означает, что каждое выражение с плавающей запятой вычисляется с повышенной точностью, и не гарантирует идентичных результатов при разных настройках компилятора. FMA4 представляет собой другое семейство инструкций. Ни AVX, ни AVX2 сами по себе не доказывают поддержку FMA3.

Совместимость и производительность на практике

Измеряйте общую рабочую нагрузку на репрезентативных данных. Более широкие векторы могут сократить количество инструкций, но не изменить объем трафика памяти, задержки синхронизации или затраты на преобразование данных. Задержка инструкций, пропускная способность и профиль энергопотребления зависят от точной микроархитектуры и условий эксплуатации.

Практический чек-лист для проверки

  1. Зафиксируйте точную модель процессора или платформы, а также задействованные версии приложения, ОС и среды выполнения. Сохраните точную формулировку возникшей ошибки или требования.
  2. Сверьтесь со справочными материалами производителя для этой точной модели, затем проверьте действующую поддержку и состояние активации в окружении, где выполняется программа.
  3. Сопоставьте каждое требование выбранного бинарного файла или бэкенда. Похожего названия функции, псевдонима или общего маркетингового обозначения технологии недостаточно.
  4. Убедитесь, что приложение выбрало предполагаемую реализацию. Используйте его документированные средства диагностики и поддерживаемый резервный код при несоблюдении требований.
  5. Вносите по одному поддерживаемому изменению за раз и повторяйте ту же рабочую нагрузку. Сохраняйте исходную конфигурацию и возможность отката.

Если функция указана в списке, но ПО не может ее использовать

Начните с точного сбойного компонента. База данных оборудования описывает зафиксированные возможности; операционная система или гипервизор могут предоставлять иное фактическое окружение. Ошибка недопустимой инструкции также требует анализа конкретной сбойной команды и сборки бинарного файла, так как повреждение данных или сторонняя неподдерживаемая инструкция могут вызывать аналогичный симптом.

Установите версию приложения, драйвера или среды выполнения, поддерживаемую для данной платформы, и при необходимости используйте документированную производителем базовую или резервную сборку. Обновление ПО не может создать инструкцию, отсутствующую в процессоре. Изменения микрокода и политик безопасности должны выполняться по процедуре производителя системы и с планом восстановления, а не по общим шаблонам оптимизации.

Источники и границы применимости пояснения

Руководство разработчика программного обеспечения для архитектур Intel 64 и IA-32 · Ядро Linux: использование функций XSTATE в пространстве пользователя

Эти материалы определяют архитектурное поведение и требования к программному обеспечению. Они не подтверждают независимо каждое значение параметров на странице конкретной модели оборудования. Для проверки поддержки моделью используйте данные производителя на этой странице и проверяйте действующую конфигурацию системы. Данная статья не содержит результатов тестов производительности, сертификатов или дат независимых обзоров.

Источники и проверка

Редакционная принадлежность: Feex. Дата независимой проверки не зарегистрирована. Как мы проводим исследования.

Была ли эта статья полезна?

Достаточно ответа "да" или "нет". При желании выберите причину или оставьте короткую заметку.

Была ли эта статья полезна?