floating-point - 当我们考虑对 SSE 浮点使用 DAZ 标志时， "denormal input"在汇编中究竟意味着什么

Question

我已阅读 This article和 do-denormal-flags-like-denormals-are-zero-daz-affect-comparisons-for-equality我了解 FTZ 和 DAZ 标志之间的用法和区别。

DAZ 适用于输入，FTZ 适用于 FP 操作的输出。

让我感到困惑的是，如果 ，那么在汇编 View 中非正规值来自哪里自贸区成立 .我认为它只能是作为立即数或来自 .rodata 部分的常量值。 (使用 RIP 相对寻址访问)。

但是我发现在我的二进制文件中，这些地方没有非正规值，但它仍然存在 FP-ASSIST 问题，导致性能不佳。

如果我同时设置 DAZ 和 FTZ，问题就会消失并且性能会变得更好。实际上，我什至没有在我的源代码中找到任何非规范输入。我真的很困惑，非正规值从何而来？

顺便说一句，另一个问题，用于说明 vmovsd 0x9498(%rip),%xmm0 , 假设 0x9498(%rip)是非正规值，xmm0 会发生什么？这条指令执行后，如果我们分别设置FTZ或DAZ？

在我的理解中，DAZ 会让它花费 0x9498(%rip)作为零和移动 0到 xmm0;自贸区搬迁0x9498(%rip)到 xmm0 发现它是异常的，所以刷新 xmm0到零。我不确定，是否正确？

Answer 1

非正规又名次正规是 IEEE 二进制格式中指数字段 = 0 的值。 https://en.wikipedia.org/wiki/Double-precision_floating-point_format

当 FP 数学指令(不是移动或纯按位 bool 值)读取这样一个数字作为输入操作数时，它必须在将尾数与另一个操作数对齐时处理这种特殊情况，以及在应用尾数的隐式最高位时指数为 0 或非零暗示。

是的，大部分时间输出上的 FTZ 就足够了，因为大多数浮点值是其他 FP 计算的结果。是的，FTZ 是必要的，因为 mul/div/add/sub 在正常数字 can create a subnormal result 上。 (添加输入需要相反的符号)。另一个 IEEE“基本”精确舍入操作 sqrt 无法创建次正规数，因为它使数字更接近 1.0。

显而易见的事情是使用 perf record 找出您在哪里获得 FP 辅助，并在那里添加一些额外的检查以进行打印，或者当您在那里发现异常时进行其他检查。 (然后在该分支中设置一个断点，以便您可以检查情况。)

设置了 FTZ 的非规范化(非详尽)的可能来源，即除 FP 数学运算之外:

String-to-float 构建具有扩展精度整数的 FP 位模式，like Glibc's strtod

如果您正在读取二进制数据，则输入文件/网络。

其他线程或通过来自其他没有 FTZ 运行的进程的共享内存。 (MXCSR中的FTZ/DAZ和舍入模式是per-thread架构状态。话说回来，如果只在主线程启动另一个线程后设置FTZ，对已经启动的线程是无效的。)

可能是 nextafter 等 FP 位模式的整数操作。也可能作为 exp 实现的内部结构的一部分，该实现​​将整数填充到 double 的指数字段中。

编译时常量值。但是，它们不必作为文字值出现在源代码中。例如static double foo = DBL_MIN / 4.0; 将是一个编译时异常。但是您会在 .rodata 或 .data 中找到它们。非常量非零静态/全局变量进入 .data 。

显然，任何使用整数内容的 FP 位模式手动操作也可以做到。如果我没有花费额外的指令来避免它， How to use bits in a byte to set dwords in ymm register without AVX2? (Inverse of vmovmskps) 可能会为比较产生非规范输入，但这是编译器不会为您做的不寻常的手动矢量化技巧。

immediate operands

x86 没有 FP 立即数；你必须 mov rax, imm64/ movq xmm0, rax 或类似的。但是编译器不会这样做，因为从 .rodata 加载通常更有效。

for instruction vmovsd 0x9498(%rip),%xmm0

vmovsd 只是一个负载，并且总是精确地复制 64 位；在架构上相当于 vmovq SIMD 整数负载。

它不会通过 ALU 运行该值，因此没有 MXCSR 位对 vmovsd 、FP shuffles 等产生任何影响。只有执行实际 FP 数学并可以引发 FP 异常的指令才会受到影响。您可以通过查看 asm 手册条目的异常部分来判断。例如 roundsd 确实遵循 DAZ 可能在根据指定的模式舍入之前将输入舍入为零。