gcc(6.1.0)使用SSE内在函数中的"错误"指令

Question

背景:我开发了一个用C/C++编写的计算密集型工具,它必须能够在各种不同的x86_64处理器上运行.为了加速浮点和整数的计算,代码包含了很多SSE*内在函数,它们具有针对不同CPU SSE功能定制的不同路径.(由于在程序开始时检测到CPU标志并用于设置布尔值,我假设定制的代码块的分支预测将非常有效地工作).

为简单起见,我假设只需要考虑SSE2到SSE4.2.

为了访问4.2路径的SSE4.2内在函数fpr,我需要使用gcc的-msse4.2选项.

这个问题 的问题我遇到的是,至少在6.1.0,GCC去并实现了SSE2内在的,mm_cvtsi32_si128,与SSE4.2指令,pinsrd.

如果我使用-msse2限制编译,它将使用sse2指令,movd,即.英特尔"内在指南"说它应该使用的那个.

这有点令人讨厌.

1)关键问题是当程序在pre4.2 CPU上运行时,程序现在会因非法指令而崩溃.我无法控制使用什么硬件,因此可执行文件需要与旧机器兼容,但需要利用新硬件上的功能.

2)根据英特尔内在指南,pinrd指令比它取代的mov慢得多.(pinsrd更通用但不需要这样).

有谁知道如何使gcc 只使用内在指南所说的应该使用的指令,但仍然允许在同一个编译单元中通过SSE4*访问所有SSE2？

更新:我还应该注意,在Linux,Windows和OSX下使用各种不同的编译器编译相同的代码,因此如果可能的话,宁愿避免或至少拥有最少的编译器特定扩展.

Update2 :(感谢@PeterCordes)似乎如果启用了优化,gcc将在适当的时候恢复使用来自pinsrd的movd.

Answer 1

如果-msse4.2在编译步骤中将标志赋予gcc的命令行,它将假定它可以自由地使用最多整个翻译单元的SSE 4.2指令集.这可能会导致您描述的行为.如果您需要仅使用SSE2及以下代码的代码,则需要使用-msse2(或者如果您正在为x86_64构建,则根本不使用标志).

我能想到的一些选择是:

• 如果您可以在功能级别轻松分解代码,那么gcc的多版本化功能可以提供帮助.它需要一个相对较新版本的编译器,但它允许你做这样的事情(取自上面的链接):

   __attribute__ ((target ("default")))
   int foo ()
   {
     // The default version of foo.
     return 0;
   }
  
   __attribute__ ((target ("sse4.2")))
   int foo ()
   {
     // foo version for SSE4.2
     return 1;
   }
  
   __attribute__ ((target ("arch=atom")))
   int foo ()
   {
     // foo version for the Intel ATOM processor
     return 2;
   }
  
   __attribute__ ((target ("arch=amdfam10")))
   int foo ()
   {
     // foo version for the AMD Family 0x10 processors.
     return 3;
   }
  
   int main ()
   {
     int (*p)() = &foo;
     assert ((*p) () == foo ());
     return 0;
   }
  

  在此示例中,gcc将foo()根据CPU的功能自动编译运行时的不同版本并分派到相应的版本.

• 您可以将不同的实现(SSE2,SSE4.2等)分解为不同的转换单元,然后在运行时适当地分配给正确的实现.

• 您可以将所有SIMD代码放入共享库,并使用不同的编译器标志多次构建共享库.然后在运行时,您可以检测CPU的功能并加载适当版本的共享库.这是像英特尔数学核心库这样的库所采用的方法.