c++ - 运行基本 Avx512 代码时获取非法指令

Question

我正在尝试学习 AVX 指令，并在运行我收到的基本代码时

Illegal instruction (core dumped)

下面提到了代码，我正在使用

编译它

g++ -mavx512f 1.cpp

问题到底是什么以及如何克服它？谢谢!

#include <immintrin.h>
#include<iostream>
using namespace std;

void add(const float a[], const float b[], float res[], int n)
{
    int i = 0;

    for(; i < (n&(~0x31)) ; i+=32 )
    {
        __m512 x = _mm512_loadu_ps( &a[i] );
        __m512 y = _mm512_loadu_ps( &b[i] );

        __m512 z = _mm512_add_ps(x,y);
        _mm512_stream_ps(&res[i],z);
    }

    for(; i<n; i++) res[i] = a[i] + b[i];
}

int main()
{
    int n = 100000;
    float a[n], b[n], res[n];
    for(int i = 0;i < n; i++)
    {
        a[i] = i;
        b[i] = i+10;
    }
    add(a,b,res,n);
    for(int i=0;i<n;i++) cout<<res[i]<<" ";
    cout<<endl;
    return 0;
}

Answer 1

可能您的 CPU 根本不支持 AVX512。
只有这些和更新世代的 CPU support AVX-512 :

• Zen 4(大概以后)。

• 服务器/工作站:Skylake-SP (“至强可扩展性能”)及更高版本，
  Skylake-X高端台式机/工作站。

• 客户:Ice Lake后来例如i5-1035G4 和 Rocket Lake桌面，例如i5-11600.
  (还有非常有限的版本 Cannon Lake laptop chip )
  这些的赛扬/奔腾版本有 AVX2 但没有 AVX-512¹。

  不是奥尔德湖(第 12 代)；英特尔倒退了他们的 AVX-512 支持，并积极阻止人们在芯片中使用 AVX-512 支持，该芯片最初可在禁用 E 核的情况下使用。

• Xeon Phi 计算卡，第 2 代及更高版本 ( Knight's Landing )。

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编译器选项

使用 clang 或 g++ -O3 -march=native 启用您的 CPU 支持的所有内容。

如果你遇到编译错误(比如未声明的函数 _mm512_loadu_ps)，你的 CPU 不支持 AVX512 所以 g++ 没有启用它，所以 immintrin.h 不会定义那个内在的。

(或者另一个可能的错误是“内联”目标选项不允许的内置错误。)

如果您想为其他 CPU 制作二进制文件，而不仅仅是您正在编译的机器，请仅使用单独的 -mavx512f 和 -mtune= 选项。

相关:How to test AVX-512 instructions w/o supported hardware?

• Coding on insufficient hardware
• Intel AVX intrinsics: any compatibility library out? (在编译时而不是运行时模拟)。

MSVC 和 ICC 确实允许您在不告诉编译器目标支持它们的情况下使用内部函数，因此这种根据 CPU 检查代码的方法不适用于这些编译器。他们很乐意让您编译不能在当前 CPU 上运行的代码。 (因为 MSVC 假定您将进行运行时 CPU 检测和调度，而不是为每个人分发源代码以针对他们自己的机器进行优化。)

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更多关于不带 AVX-512 的 CPU

英特尔 processor name/number meanings

AMD 尚未发布任何 AVX-512 CPU(谣言指向 Zen4)，而较旧的 Intel 也没有。
Skylake 客户端没有有 AVX-512，只有 Skylake 服务器。
英特尔 Alder Lake混合 (big.LITTLE) CPU won't have AVX-512 ，甚至在大核上也只有 AVX2。
Silvermont/Tremont 等低功耗 CPU 甚至没有 AVX1。

另请注意，AVX-512 有多个扩展，例如 AVX-512VPOPCNTDQ，它引入了 SIMD 指令来计算每个 SIMD 元素中的设置位。查看维基百科的CPUs with AVX-512 table 查看哪个 CPU 有什么。 AVX-512F 是“基础”，AVX-512VL 允许在 128 位和 256 位 vector 上使用很酷的新指令。

脚注 1:旧版 Intel CPU 的奔腾/赛扬版本甚至没有 AVX，只有 SSE4.2。 (也缺少 BMI1/2，因为它们禁用了 VEX 前缀的解码)。