windows - 哪些版本的 Windows 支持/需要哪些 CPU 多媒体扩展？ (如何检查 SSE 或 AVX 是否完全可用？)

Question

到目前为止，我设法发现:

• SSE 和 SSE2 对于 Windows 8 及更高版本(当然对于任何 64 位操作系统)都是强制性的
• AVX 仅受 Windows 7 SP1 或更高版本支持

在 Windows 上使用 SSE3、SSSE3、SSE4.1、SSE 4.2、AVX2 和 AVX-512 有什么注意事项吗？

一些说明:如果我使用来自 SSE/AVX 集之一的指令，我需要这个来确定我的程序将在哪些操作系统上运行。

Answer 1

引入新架构状态的扩展需要特殊的操作系统支持，因为操作系统必须在上下文切换时保存/恢复恢复更多数据。因此，从操作系统的角度来看，如果操作系统支持 SSE，则无需执行任何额外操作即可让用户空间代码运行 SSSE3 指令。

SSE、AVX 和 AVX512 是引入新架构状态的扩展。

• SSE 推出了 xmm regs(和 MXCSR 用于舍入模式和 FP 异常状态)
• AVX 介绍 ymm (下半部分是旧的 xmm regs)。
• 推出 AVX512 zmm (扩展 x/ymm regs)，并且还在 64 位模式下将向量 regs 的数量加倍:zmm0-zmm31。 x/y/zmm16..31 只能通过矢量指令的 AVX-512 编码(EVEX 前缀)访问，因此有趣的是可以在没有 requiring vzeroupper 的情况下使用, 和 aren't affected by it .
  k0..k7 64 位掩码寄存器(或 Xeon Phi 中没有 AVX-512BW 的 16 位)在 AVX-512 中也是新的。

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您可以使用 CPUID 指令以通常的方式检查 CPU 是否支持 SSE 或 AVX。

在不保存/恢复上下文切换的新架构状态的多任务操作系统上使用新扩展时，为了防止静默数据损坏，如果操作系统没有，SSE 指令将作为非法指令出错 set an OS-support bit in a control register .因此，矢量扩展在不知道如何保存/恢复该扩展的必要状态的操作系统上“不起作用”。

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对于 SSE，可能没有任何干净的独立于操作系统的方法来检测操作系统是否已 promise 通过设置 CR4.OSFXSR 在上下文切换时保存/恢复 SSE 状态, CR4.OSXMMEXCPT等位，因为even reading a control register is privileged ，并且没有反射(reflect)该设置的 CPUID 位。 SSE 支持如此广泛，以至于您必须使用非常古老的版本(或自制软件)操作系统才能解决这个问题。

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对于 AVX，我们不需要操作系统支持来检测 AVX 是否可用(由硬件支持并由操作系统启用):用户空间可以运行 xgetbv并检查启用功能标志以查看操作系统是否已启用 AVX 指令以无故障运行。

来自 Intel's intro to AVX :

• Verify that the operating system supports XGETBV usingCPUID.1:ECX.OSXSAVE bit 27 = 1.
• At the same time, verify thatCPUID.1:ECX bit 28=1 (Intel AVX supported) and/or bit 25=1 (AESsupported) ... (and other bits for FMA, AES, and PCLMULQDQ)
• Issue XGETBV, and verify that the feature-enabled maskat bits 1 and 2 are 11b (XMM state and YMM state enabled by theoperating system).

调用操作系统提供的函数来检测操作系统支持可能更容易，而不是使用内联汇编或功能检测库来完成所有这些工作。比如Win7SP1引入了GetEnabledXStateFeatures以及对 AVX CPU 的支持。 (不太可能或不可能找到在没有 SSE 的 CPU 上运行的 Win7SP1，因此对于 SSE，您只需检查 CPUID 和操作系统版本即可。)

这也被理解为操作系统的上下文切换将正确保存/恢复完整状态的 promise ，当然，有缺陷的、恶意的或深奥的操作系统(可能是协作式多任务处理？)可能会有所不同。对于包括 Windows 在内的主流操作系统，这确实意味着 YMM 寄存器将像您期望的那样保持其值。

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AVX512 也是如此:您可以检查指令集的 CPUID 功能位，并检查操作系统是否已 promise 管理新架构状态通过在 XSETBV 中启用正确的位来进行上下文切换。 (所以你应该检查 XGETBV)。检查 XGETBV 结果和 0xE6 等于 0xE6。