Sada instrukcí FMA - FMA instruction set

The Sada instrukcí FMA je rozšíření 128 a 256 bitů Streamování rozšíření SIMD pokyny v x86 mikroprocesor instrukční sada vystupovat fúzované násobení – přidání (FMA) operace.[1] Existují dvě varianty:

Instrukce

Pokyny FMA3 a FMA4 mají téměř identické funkce, ale nejsou kompatibilní. Oba obsahují fúzované násobení – přidání (FMA) pokyny pro plovoucí bod skalární a SIMD operace, ale instrukce FMA3 mají tři operandy, zatímco ty FMA4 mají čtyři. Operace FMA má formu d = kulatý (A · b + C), kde funkce round provádí a zaokrouhlování umožnit, aby se výsledek vešel do cílového registru, pokud existuje příliš mnoho významných bitů, aby se vešel do cíle.

Formulář se čtyřmi operandy (FMA4) umožňuje A, b, C a d být čtyřmi různými registry, zatímco formulář se třemi operandy (FMA3) to vyžaduje d být stejný registr jako A, b nebo C. Formulář se třemi operandy kód zkracuje a implementace hardwaru je o něco jednodušší, zatímco formulář se čtyřmi operandy poskytuje větší flexibilitu programování.

Vidět Sada instrukcí XOP pro další diskuzi o problémech s kompatibilitou mezi Intel a AMD.

Sada instrukcí FMA3

CPU s FMA3

Výňatek z FMA3

Mezi podporované příkazy patří VFMADD, VFMADDSUB, VFMSUBADD, VFMSUB, VFNMADD, VFNMSUB. Explicitní pořadí operandů je zahrnuto do mnemotechnické pomůcky pomocí čísel „132“, „213“ a „231“, stejně jako formát operandu (zabalený nebo skalární) a velikost (jednoduchá nebo dvojitá).

Mnemotechnická pomůcka (AT&T)OperandyÚkon
VFMADD132PDyymm, ymm, ymm / m256a = a · c + b
VFMADD132PSy
VFMADD132PDxxmm, xmm, xmm / m128
VFMADD132PSx
VFMADD132SDxmm, xmm, xmm / m64
VFMADD132SSxmm, xmm, xmm / m32
VFMADD213PDyymm, ymm, ymm / m256a = b · a + c
VFMADD213PSy
VFMADD213PDxxmm, xmm, xmm / m128
VFMADD213PSx
VFMADD213SDxmm, xmm, xmm / m64
VFMADD213SSxmm, xmm, xmm / m32
VFMADD231PDyymm, ymm, ymm / m256a = b · c + a
VFMADD231PSy
VFMADD231PDxxmm, xmm, xmm / m128
VFMADD231PSx
VFMADD231SDxmm, xmm, xmm / m64
VFMADD231SSxmm, xmm, xmm / m32

Sada instrukcí FMA4

CPU s FMA4

  • AMD
    • Procesory „Heavy Equipment“
    • Zen: Testování WikiChipu ukazuje, že FMA4 stále funguje (za podmínek testů), přestože není oficiálně podporován a není ani hlášen CPUID. To také potvrdil Agner.[5] Jiné testy však přinesly špatné výsledky.[6] Oficiální web AMD FMA4 Podpora Poznámka ZEN CPU = AMD ThreadRipper 1900x, R7 Pro 1800, 1700, R5 Pro 1600, 1500, R3 Pro 1300, 1200, R3 2200G, R5 2400G.[7][8][9]
  • Intel
    • Není jisté, zda budoucí procesory Intel budou podporovat FMA4 kvůli oznámené změně Intel na FMA3.

Výňatek z FMA4

Mnemotechnická pomůcka (AT&T)OperandyÚkon
VFMADDPDxxmm, xmm, xmm / m128, xmm / m128a = b · c + d
VFMADDPDyymm, ymm, ymm / m256, ymm / m256
VFMADDPSxxmm, xmm, xmm / m128, xmm / m128
VFMADDPSyymm, ymm, ymm / m256, ymm / m256
VFMADDSDxmm, xmm, xmm / m64, xmm / m64
VFMADDSSxmm, xmm, xmm / m32, xmm / m32

Dějiny

Nekompatibilita mezi Intel FMA3 a AMD FMA4 je způsobena tím, že obě společnosti mění plány, aniž by navzájem koordinovaly podrobnosti kódování. AMD změnilo své plány z FMA3 na FMA4, zatímco Intel změnil své plány z FMA4 na FMA3 téměř ve stejnou dobu. Historie může být shrnuta následovně:

  • Srpen 2007: AMD oznamuje SSE5 sada instrukcí, která obsahuje instrukce FMA se 3 operandy. Je zavedeno nové kódovací schéma (DREX), které umožňuje instrukcím mít tři operandy.[10]
  • Duben 2008: Intel oznamuje své AVX a instrukční sady FMA, včetně instrukcí FMA se 4 operandy. Kódování těchto pokynů používá nové VEX kódovací schéma,[11] což je flexibilnější než schéma AMD DREX.
  • Prosinec 2008: Intel mění specifikaci svých instrukcí FMA ze 4-operandových na 3-operandové instrukce. Schéma kódování VEX se stále používá.[12]
  • Květen 2009: AMD mění specifikaci svých instrukcí FMA z formy DREX o 3 operandech na formu VEX se 4 operandy, která je kompatibilní spíše se specifikací Intel z dubna 2008 než se specifikací Intel z prosince 2008.[13]
  • Říjen 2011: AMD Buldozer procesor podporuje FMA4.[14]
  • Leden 2012: AMD oznamuje podporu FMA3 v budoucích procesorech s kódovým označením Trojice a Vishera; jsou založeny na architektuře Piledriver.[15]
  • Květen 2012: AMD Piledriver procesor podporuje jak FMA3, tak FMA4.[14]
  • Červen 2013: Intel Haswell procesor podporuje FMA3.[16]
  • Února 2017 První generace AMD Ryzen procesory oficiálně podporuje FMA3, ale ne FMA4 podle CPUID návod.[17] Došlo k nejasnostem ohledně toho, zda byl na tomto procesoru implementován FMA4 či nikoli, a to kvůli chybám v původní aktualizaci GNU Binutils balíček, který byl od té doby opraven.[18][19] Zatímco se zdá, že pokyny FMA4 fungují podle některých testů, mohou také poskytovat nesprávné výsledky.[6] Počáteční procesory Ryzen by navíc mohly být zhrouceny určitou posloupností pokynů FMA3. Od té doby byl vyřešen aktualizovaným mikrokódem CPU.[20]

Podpora kompilátorů a assemblerů

Různé překladače poskytují různé úrovně podpory pro FMA:

Reference

  1. ^ „FMA3 a FMA4 nejsou instrukční sady, jsou to jednotlivé instrukce - fused multiply add. Mohly by být docela užitečné v závislosti na tom, jak je Intel a AMD implementují“ Woltmann, George (Prime95). „Intel AVX a GIMPS“. mersenneforum.org/index.php. Skvělý projekt Mersenne Prime Search (GIMPS). Citováno 27. července 2011.
  2. ^ Maffeo, Robin (1. března 2012). „AMD a Visual Studio 11 Beta“. AMD. Archivovány od originál 9. listopadu 2013. Citováno 2018-11-07.
  3. ^ „AMD64 Architecture Programmer's Manual Volume 6: 128-Bit and 256-Bit XOP, FMA4 and CVT16 Instructions“ (PDF). AMD. 1. května 2009.
  4. ^ „Nové pokyny„ Buldozer “a„ Piledriver “Krok vpřed pro vývoj vysoce výkonného softwaru“ (PDF). AMD. Říjen 2012.
  5. ^ http://agner.org/optimize/blog/read.php?i=838
  6. ^ A b „Diskuse - Ryzen má nezdokumentovanou podporu pro FMA4“. Citováno 2017-05-10.
  7. ^ „www.amd.com, seznam modelů podpory FMA4“. Citovat má prázdný neznámý parametr: |1= (Pomoc)
  8. ^ „www.amd.com, seznam modelů podpory FMA4“. Citovat má prázdný neznámý parametr: |1= (Pomoc)
  9. ^ „www.amd.com, seznam modelů podpory FMA4“. Citovat má prázdný neznámý parametr: |1= (Pomoc)
  10. ^ „128bitová instrukční sada SSE5“. AMD Developer Central. Archivovány od originál dne 2008-01-15. Citováno 2008-01-28.
  11. ^ „Intel Advanced Vector Extensions Programming Reference“ (PDF). Intel. Citováno 2008-04-05.[trvalý mrtvý odkaz ]
  12. ^ „Intel Advanced Vector Extensions Programming Reference“. Intel. Citováno 2009-05-06.
  13. ^ „Dosažení rovnováhy“. Dave Christie, blogy vývojářů AMD. 6. května 2009. Archivovány od originál 8. července 2012. Citováno 2018-11-07.
  14. ^ A b „Nové pokyny pro buldozer a piledriver“ (PDF). AMD. Citováno 25. července 2013.
  15. ^ „Průvodce optimalizací softwaru pro procesory AMD Family 15h“ (PDF). AMD. Citováno 19. dubna 2012.
  16. ^ „Referenční příručka k programování rozšíření architektury Intel“ (PDF). Intel. Citováno 25. července 2013.
  17. ^ „Mikroarchitektura procesorů Intel, AMD a VIA Průvodce optimalizací pro programátory sestavení a výrobce kompilátorů“ (PDF). Citováno 2017-05-02.
  18. ^ https://sourceware.org/ml/binutils/2015-03/msg00078.html
  19. ^ https://sourceware.org/ml/binutils/2015-08/msg00039.html
  20. ^ „Stroj AMD Ryzen spadl do posloupnosti pokynů FMA3“. Citováno 2017-09-10.
  21. ^ A b Latif, Lawrence (14. listopadu 2011). „AMD Bulldozer podporuje pouze pokyny FMA4 a XOP, které GCC Intel stále umlčuje“. Tazatel.
  22. ^ „FMA4 Intrinsics added for Visual Studio 2010 SP1“.
  23. ^ „EKOPath man doc“. Archivovány od originál dne 2016-06-23. Citováno 2013-07-24.
  24. ^ „Poznámky k verzi LLVM 3.1“.
  25. ^ „Povolit detekci podpory AVX a AVX2 prostřednictvím CPUID“. LLVM. 2012-04-26.