AVX

Архітектурний довідникFeex

AVX, Advanced Vector Extensions, додає модель векторного програмування з регістрами YMM та інструкціями з кодуванням VEX, включно з 256-бітними операціями з плаваючою комою. Потрібні як підтримка процесором, так і керування станом з боку операційної системи.

Що потрібно знати

Як це працює

AVX розширює векторні регістри до 256 бітів, причому молодші 128 бітів кожного регістра YMM перекриваються з його регістром XMM. Багато інструкцій використовують триоперандну форму, що дозволяє призначенню відрізнятися від вхідних операндів. 256-бітний вектор може містити 8 значень з плаваючою комою одинарної точності або 4 подвійної точності, але інструкції відрізняються типами операндів і поведінкою.

Де це корисно

Числовий цикл може додавати кілька незалежних значень з плаваючою комою за допомогою однієї векторної інструкції. Компілятор або бібліотека повинні згенерувати цей код і правильно організувати завантаження, вирівнювання, обробку залишків і залежності. AVX не виконує автоматичну розпаралелізацію довільної програми між ядрами, а цілочисельні операції на 256 бітах вимагають перевірки відповідного розширення замість припущення про наявність AVX2.

Як перевірити підтримку та активацію

Перевірте CPUID.01H:ECX AVX біт 28, XSAVE біт 26 та OSXSAVE біт 27. Лише після підтвердження OSXSAVE програмне забезпечення може використовувати XGETBV з ECX=0 і перевірити, що біти 1 та 2 XCR0 активують стан XMM та YMM. Використовуйте підтримуваний диспетчер середовища виконання замість виконання AVX як експерименту для виявлення підтримки.

Програма повинна як містити відповідну реалізацію, так і вибирати її під час виконання. Апаратне перерахування, активований ОС стан регістрів і скомпільований базовий рівень двійкового файлу це окремі перевірки. Віртуальна машина може навмисно надавати менше функцій, ніж її хост, а контейнер не додає інструкцій до центрального процесора хоста.

Чого ця функція не гарантує

Підтримка лише AVX не передбачає наявності AVX2, FMA, F16C, AVX-VNNI або AVX-512. Розрядність вектора не вказує на те, скільки тактів займає інструкція. Віртуальна машина може надавати менший набір інструкцій, ніж фізичний хост.

Сумісність і продуктивність на практиці

Вимірюйте повне робоче навантаження з репрезентативними даними. Ширші вектори можуть зменшити кількість інструкцій, залишаючи трафік пам'яті, синхронізацію або витрати на перетворення незмінними. Затримка інструкцій, пропускна здатність і поведінка енергоспоживання залежать від точної мікроархітектури та умов експлуатації.

Практичний контрольний список для верифікації

Зафіксуйте точну модель процесора або платформи, а також версії використовуваної програми, ОС і середовища виконання. Збережіть точне формулювання фактичної помилки або вимоги.
Звіртеся з документацією виробника для цієї точної моделі, потім перевірте фактичні можливості та стан активації в середовищі, де виконується програма.
Порівняйте кожну вимогу вибраного двійкового файлу або бекенда. Схожої назви функції, псевдоніма чи загального позначення технології недостатньо.
Переконайтеся, що програма вибрала призначену реалізацію. Використовуйте її задокументовані засоби діагностики та підтримуваний резервний варіант, якщо вимоги не виконуються.
Вносьте по одній підтримуваній зміні за раз і повторюйте те саме робоче навантаження. Зберігайте оригінальну конфігурацію та можливість відновлення.

Якщо функція вказана, але програмне забезпечення не може її використати

Почніть із компонента, у якому саме стався збій. База даних обладнання описує зафіксовані можливості; операційна система або гіпервізор можуть надавати інше фактичне середовище. Помилка неприпустимої інструкції також потребує дослідження фактичної інструкції, що викликала збій, і двійкової збірки, оскільки пошкодження даних або непов'язана непідтримувана інструкція можуть викликати схожий симптом.

Встановіть версію програми, драйвера або середовища виконання, яка підтримується для цієї конкретної платформи, і за потреби використовуйте задокументовану постачальником базову або резервну збірку. Оновлення програмного забезпечення не може створити інструкцію, якої немає в процесорі. Зміни у прошивці та політиках безпеки повинні відповідати процедурі виробника системи та плану відновлення, а не загальним рецептам оптимізації.

Джерела та межі застосування цього пояснення

Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual · Linux kernel: using XSTATE features in user space

Ці довідкові матеріали визначають архітектурну поведінку та вимоги до програмного забезпечення. Вони не перевіряють незалежно кожне значення функції на сторінці пов'язаної моделі обладнання. Щодо підтримки моделі використовуйте дані виробника на цій сторінці та перевіряйте фактичну конфігурацію системи. Ця стаття не містить бенчмарків, сертифікації чи дат незалежного огляду.

Джерела та верифікація

Власник авторських прав: Feex. Дата незалежної перевірки не зафіксована. Як ми проводимо дослідження.

Intel 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual · Томи 1 і 2 описують зазначені сімейства інструкцій і CPUID; Том 3 описує стан, сторінкову організацію пам'яті, VMX і засоби захисту. Документація з архітектури не підтверджує підтримку для конкретної моделі.
Linux kernel: using XSTATE features in user space · Векторний стан, увімкнений ОС, динамічно ввімкнений стан тайлів, вимоги до стека сигналів і процес отримання дозволів AMX. Специфічна поведінка Linux не є гарантією для іншої ОС.

Чи була ця стаття корисною?

Достатньо відповісти "так" або "ні". За бажанням виберіть причину або додайте коротку примітку.