типов данных x64 SSE

Question

архитектуры AMD64 Руководства программиста Том 1: Прикладное программирование страницы 226 говорят относительно инструкции SSE:

Процессора не проверяет типа данных инструкций операндов до выполнения инструкций. Он проверяет их только в точке выполнения. Например, если процессор выполняет арифметическую команду , которая принимает операнды с двойной точностью, но снабжается операндами с одинарной точностью инструкциями MOVx , процессор сначала преобразует операнды с одной точностью в двойную точность до выполнения арифметической операции , и результат будет правильным. Однако требуемое преобразование может привести к ухудшению производительности.

Я не понимаю этого; Я бы подумал, что ymm-регистры просто содержат 256 бит, которые каждая команда интерпретирует в соответствии с ожидаемыми операндами, вам нужно убедиться, что здесь есть правильные типы, а в описанном сценарии CPU будет работать на полной скорости и тихо давать неверный ответ.

Что мне не хватает?

Answer 1

Intel® 64 and IA-32 Architectures Optimization Reference Manual § 5,1 говорит что-то подобное о смешивании/FP «типы данных» целое число (но любопытно не одиночный и парный):

При написании кода SIMD, который работает как для целых и данных с плавающей точкой, используйте подмножество команд преобразования SIMD или инструкции по загрузке/хранению, чтобы гарантировать, что входные операнды в регистрах XMM содержат типы данных, которые правильно определены , чтобы соответствовать инструкции.

Кодовые последовательности, содержащие перекрестное типизированное использование, дают одинаковый результат через различных реализаций, но при этом имеют значительный штраф в производительности. Использование Инструкции SSE/SSE2/SSE3/SSSE3/SSE44.1 для работы с несоответствующими типами Данные SIMD в регистре XMM категорически не приветствуются.

Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual является simularly запутанным:

SSE и SSE2 расширения определяют набранные операции на упакованных и скалярных типов данных с плавающей точкой и на 128-битных SIMD целочисленных типов данных, но IA-32 процессоров не применяйте эту типизацию на архитектурном уровне. Они только обеспечивают его соблюдение на уровне микроархитектуры.

...

Pentium 4 и Intel Xeon процессоров выполнять эти команды без генерации исключения недействительным операндами (#UD) и ожидаемых результатов в регистре XMM0 (то есть, высокая и низкая 64 -биты каждого регистра будут рассматриваться как значение с плавающей запятой двойной точности, и процессор будет работать на них соответственно).

...

В этом примере: XORPS или PXOR может быть использован вместо XORPD и дает один и тот же правильный результат.Однако из-за несоответствия типа между типом данных операнда и типом данных инструкции, штраф за латентность будет вызван в связи с выполнением инструкций на уровне микроархитектуры.

Задержки с задержкой также могут быть вызваны использованием инструкций перемещения неправильного типа. Например, MOVAPS и MOVAPD могут использоваться для перемещения упакованного операнда с одной точностью из памяти в регистр XMM. Тем не менее, , если используется MOVAPD, штраф за задержку будет понесен, когда правильно введенная команда попытается использовать данные в регистре .

Обратите внимание, что эти задержки не возникают при перемещении данных из регистров XMM в память.

Я действительно понятия не имеет, что это значит на «они только применять его на микроархитектурную уровне» за исключением того, что он предлагает различные «тип данных» трактуются по-разному в μ арке. У меня есть несколько догадок:

• Ячейки AIUI, x86 обычно используют register renaming из-за нехватки регистров. Возможно, они внутренне используют разные регистры для целых/одиночных/двойных операндов, поэтому они могут быть расположены ближе к соответствующим векторным единицам.
• Также представляется возможным, чтобы номера FP представлялись внутренне, используя другой формат (например, используя более высокий показатель, чтобы избавиться от денормов) и преобразовывались в канонические биты только тогда, когда это необходимо.
• ЦП используют «forwarding» или «обход», так что исполнительным устройствам не нужно ждать, пока данные будут записаны в регистр, прежде чем он сможет использоваться последующими инструкциями, обычно сохраняя цикл или два. Это может не произойти между целым числом и единицами FP.