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assembly - lscpu 和 cpuid 说我有 AVX2，但是 vpsllvw 不起作用

问题描述

如果我运行lscpu或查看/proc/cpuinfo，他们都说我的处理器支持 AVX2。

$ lscpu | grep -o avx2
avx2

但是，当我vpsllvw在我的代码中使用时，它给出了 SIGILL。

bits 64
global main
section .text
main:
        movdqa xmm0, [initial]
        vpsllvw xmm0, [shift]
        ret


section .data
        align 16
        initial dw 0,1,2,3,4,5,6,7
        shift dw 4,0,4,0,4,0,4,0

组装$ nasm -g -felf64 test.asm && g++ -g -m64 test.o

我知道这不是很多可用的信息，但这是我能想到的。

处理器是英特尔酷睿 i5-7200U

解决方案

原来只有dword和qword版本在AVX2中，vpsllvw是AVX512。

标签： assemblyx86-64avx2cpuid

解决方案

vpsllVw需要 AVX512。 AVX2 只有 dword / qword per-element-variable-count shifts。 （并且只有 dword 用于算术右移。 vpsravq也需要 AVX512。）旋转也需要 AVX-512: vprord/vprorvd等等。

这个问题的初始版本是关于vpsllw，可以追溯到 MMX/SSE2 的指令的 AVX 形式（对所有元素使用相同的计数，从寄存器或内存位置的底部开始，或者作为立即数）。这就是下面部分的内容。

对于未来有其他 vpsllw / vpslld / vpsllq 问题（或 VPSLLDQ 洗牌）的读者，也许您使用了一种vpsllw需要 AVX-512VL 的形式（具有立即计数和内存源数据），而您的 CPU 没有这种形式。

  • AVX1/2（VEX 前缀）允许vpsllw xmm1, xmm2, imm8（AVX2 允许 ymm）
  • AVX512（EVEX 前缀）允许vpsllw xmm1, xmm2/mem, imm8, 数据从内存中转移。当然，还有 ymm/zmm 形式。
  • AVX1/2 和 AVX512 允许vpsllw xmm1, xmm2, xmm3/mem128（从内存操作数的低 64 位开始计数）。

所以vpsllw xmm1, [rdi], 1只能用 EVEX 前缀编码，默认情况下 NASM 不会停止或警告你。

（如果你想阻止自己不小心使用 CPU 功能，YASM 可以通过CPU skylake AMD指令来做到这一点（AMD 包括 x86-64 的东西；它不是一个精心设计的系统）。但是 YASM 根本不支持 AVX-512最后我检查了一下，所以这只适用于在那之前的东西，而不适用于各种级别的 AVX-512。我认为也有一些支持使用 NASM 执行此操作，也许使用宏包。GAS 可以进行 CPU 功能检查命令行选项。）

我不知道为什么英特尔选择不允许AVX1/2 立即计数形式的加载和移位内存源。该限制似乎完全是任意的，并且没有机器代码编码的原因会成为问题。它使用r/mModRM 中的字段来编码只读源操作数（该指令手动输入的操作数编码表上的“D”行），与 EVEX 形式相同，因此创建内存似乎是任意决定来源非法而不是允许它。（该r字段是额外的操作码位，而 VEX VVVV 字段是目标寄存器。）

可能是他们在设计 Sandybridge 之前计划 AVX 时的某种历史原因？由于传统的 SSE 转换永远无法转换内存，因此 Nehalem CPU 内部不必支持为这种 uop 提供内存源。似乎是一个蹩脚的借口，并且可能并没有让他们受益多少，因为 Sandybridge 最终还是重新设计了内部 uop 格式。

imul reg, [mem], imm存在类似形式的指令，尽管它使用 ModRM/r作为目标 reg，而不是作为额外的操作码位（这是使用 VEX 编码的方式）。所以也许没有指令可以/r用作额外的操作码位，并用作ModRM:r/m可以是内存的只读源操作数？

常规的标量移位，例如shl dword [rdi], 4用作r/m读写操作数（具有额外的操作码位），就像/r许多单操作数 8086 指令（例如neg dword [rdi]/r

引入任意意想不到的限制似乎是糟糕的设计，用一种允许内存源操作数的稍微紧凑的机器代码格式打败了作为 CISC 的点。幸运的是，他们使用 AVX-512 解决了这个问题，但这会导致您在不打算或不期望的情况下意外使用 AVX-512。

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