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# XSAVE

架构参考: Feex

XSAVE 是用于保存诸如矢量寄存器等处理器状态的可扩展 x86 机制。硬件支持、操作系统启用和已启用的状态组件是独立的问题。

## 您需要了解的内容

XSAVE 是用于保存诸如矢量寄存器等处理器状态的可扩展 x86 机制。硬件支持、操作系统启用和已启用的状态组件是独立的问题。

## 工作原理

XSAVE 架构使用枚举的状态布局和掩码来描述启用和保存了哪些组件。CPUID 叶 0DH 描述了受支持的组件和大小。XCR0 控制符合条件的用户状态组件，而 OSXSAVE 告知软件操作系统已启用 XSAVE 环境。

## 适用场景

决定是否可以使用 AVX 的运行时既需要处理器的 AVX 位，也需要操作系统启用的 XMM/YMM 状态。上下文或信号实现必须根据启用的状态分配空间，而不是假设传统的固定大小缓冲区就足够了。

## 如何检查支持与启用状态

检查 CPUID.01H:ECX 第 26 位的 XSAVE 和第 27 位的 OSXSAVE。只有在满足条件后，才在允许的情况下使用 XGETBV 并检查所需的 XCR0 位。枚举叶 0DH 以获取状态布局，而不是硬编码来自另一台机器的大小。

状态管理机制主要由操作系统和运行时负责。缓冲区、掩码、组件大小、对齐和恢复规则必须与架构和执行模式保持一致。仅保存子集可能会损坏使用其他已启用状态的代码。

## 该特性未确立的内容

XSAVE 支持本身并不意味着 AVX、AVX-512 或 AMX 可用。在确立所需支持和操作系统启用之前，切勿使用 XGETBV。不同的 XSAVE 家族指令具有独立的分发和布局规则。

## 实践中的兼容性与性能

应用程序级的功能检测应尽可能使用维护良好的运行时接口。将硬件支持与操作系统启用情况区分开来，对于动态功能，还需注意进程权限。仅凭 CPU 标签不能确立任意保存/恢复序列的正确性。

## 实用验证核对清单

1. 记录所涉及的具体处理器或平台型号，以及应用程序、操作系统和运行时的版本。保留实际错误或要求的原始措辞。
2. 查阅该具体型号的制造商参考资料，然后检查程序运行环境中生效的功能与启用状态。
3. 逐项比对所选二进制文件或后端的每项要求。仅凭名称相似的特性、别名或宽泛的技术标签是不够的。
4. 确认应用程序选择了预期的实现。在不满足要求时，使用其文档中记录的诊断工具和受支持的回退方案。
5. 每次只进行一项受支持的更改并重复相同的负载测试。保留原始配置和恢复路径以便随时使用。

## 若特性已列出但软件无法使用

首先排查出现故障的具体组件。硬件数据库描述的是记录在案的功能；操作系统或虚拟机监控程序可能会呈现不同的生效环境。非法指令错误同样需要调查实际发生故障的指令和二进制构建版本，因为数据损坏或不相关的未受支持指令也可能产生类似症状。

安装适用于该特定平台的受支持应用程序、驱动程序或运行时版本，并在需要时使用厂商文档记录的基线或回退构建版本。软件更新无法凭空创造处理器缺失的指令。固件和安全策略的更改应遵循系统制造商的规程和恢复计划，而非通用的优化方案。

## 相关特性与实用区别

[XSAVEOPT](https://feex.it/wiki/l/zh-hans/hardware/system/xsaveopt/) · [FXSR](https://feex.it/wiki/l/zh-hans/hardware/system/fxsr/) · [AVX](https://feex.it/wiki/l/zh-hans/hardware/system/avx/) · [AMX，高级矩阵扩展](https://feex.it/wiki/l/zh-hans/hardware/system/amx/)

## 本说明的来源与适用范围

[Intel 64 和 IA-32 架构软件开发人员手册](https://www.intel.com/content/www/us/en/developer/articles/technical/intel-sdm.html) · [Linux 内核：在用户空间使用 XSTATE 特性](https://docs.kernel.org/arch/x86/xstate.html)

这些参考资料确立了架构行为和软件要求。它们并不独立验证关联硬件型号页面上的每个特性值。如需了解型号支持情况，请使用该页面的制造商证据并检查实际生效的系统配置。本文不提供基准测试、认证或独立审查日期。

## 相关内容

这些实体与本文相关联。每个链接上均显示类型。

[XSAVEOPT: 架构参考](https://feex.it/wiki/l/zh-hans/hardware/system/xsaveopt/)[FXSR: 架构参考](https://feex.it/wiki/l/zh-hans/hardware/system/fxsr/)[AVX: 架构参考](https://feex.it/wiki/l/zh-hans/hardware/system/avx/)[AMX，高级矩阵扩展: 架构参考](https://feex.it/wiki/l/zh-hans/hardware/system/amx/)

## 来源与验证

编辑归属：Feex。未记录独立审核日期。 [我们的研究方式](https://feex.it/wiki/research/).

- [Intel 64 和 IA-32 架构软件开发人员手册 ](https://www.intel.com/content/www/us/en/developer/articles/technical/intel-sdm.html)· 第 1 卷和第 2 卷描述了指定名称的指令族和 CPUID；第 3 卷描述了状态、分页、VMX 和保护控制。架构文档并不代表对某一特定型号的支持。
- [Linux 内核：在用户空间使用 XSTATE 特性 ](https://docs.kernel.org/arch/x86/xstate.html)· 操作系统启用的向量状态、动态启用的 tile 状态、信号栈要求以及 AMX 权限流程。Linux 特有的行为不构成对其他操作系统的承诺。

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Source: [Canonical Feex Wiki page](https://feex.it/wiki/l/zh-hans/hardware/system/xsave/)

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