爲什麼SIMD指令不在內核中使用？

Question

我無法在內核中找到很多SIMD指令（如SSE/AVX）的使用（除了用於加速RAID6的奇偶校驗計算的地方）。

Q1）任何具體原因或只是缺少用例？ Q2）如果我想使用SIMD指令，比如設備驅動程序，那麼今天需要做什麼？ Q3）將ISPC這樣的框架納入內核（僅用於實驗）有多難？

Answer 1

保存/恢復FPU（包括SIMD向量寄存器）狀態比僅整數GP寄存器狀態更加昂貴。在大多數情況下，這根本不值得花費。

在Linux內核代碼中，您所要做的就是在您的代碼周圍調用kernel_fpu_begin()/kernel_fpu_end()。這是RAID驅動程序的功能。見http://yarchive.net/comp/linux/kernel_fp.html。

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x86沒有任何面向未來的方式來保存/恢復一個或幾個向量寄存器。 （除了使用傳統SSE指令手動保存/恢復xmm寄存器，如果用戶空間的任何ymm/zmm寄存器的上半部分髒），可能導致SSE/AVX transition stalls on Intel CPUs。

SSE工作的原因是，當英特爾想要引入AVX時，一些Windows驅動程序已經這樣做了，所以他們發明了轉換懲罰性的東西，而不是傳統的SSE指令將ymm寄存器的上128b清零。 （有關該設計決策的更多詳細信息，請參閱this）。因此，基本上，我們可以將Windows二進制驅動程序歸咎於SSE/AVX轉換懲罰混亂。

有關非x86體系結構的IDK，以及現有的SIMD指令集是否具有面向未來的保存/恢復寄存器的方法，該寄存器將繼續適用於更長的向量。如果擴展繼續使用多個32位FP寄存器作爲單個更寬的寄存器，則ARM32可能會繼續。 （例如，q2由s8到s11組成）。因此，如果256b NEON擴展只允許使用2個q寄存器作爲一個256b寄存器，那麼保存/恢復一對q寄存器應該是面向未來的。或者如果新的更寬的向量是分開的，並且不擴展現有的寄存器。