为什么SIMD指令不在内核中使用？

Question

我无法在内核中找到很多SIMD指令（如SSE/AVX）的使用（除了用于加速RAID6的奇偶校验计算的地方）。

Q1）任何具体原因或只是缺少用例？ Q2）如果我想使用SIMD指令，比如设备驱动程序，那么今天需要做什么？ Q3）将ISPC这样的框架纳入内核（仅用于实验）有多难？

Answer 1

保存/恢复FPU（包括SIMD向量寄存器）状态比仅整数GP寄存器状态更加昂贵。在大多数情况下，这根本不值得花费。

在Linux内核代码中，您所要做的就是在您的代码周围调用kernel_fpu_begin()/kernel_fpu_end()。这是RAID驱动程序的功能。见http://yarchive.net/comp/linux/kernel_fp.html。

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x86没有任何面向未来的方式来保存/恢复一个或几个向量寄存器。 （除了使用传统SSE指令手动保存/恢复xmm寄存器，如果用户空间的任何ymm/zmm寄存器的上半部分脏），可能导致SSE/AVX transition stalls on Intel CPUs。

SSE工作的原因是，当英特尔想要引入AVX时，一些Windows驱动程序已经这样做了，所以他们发明了转换惩罚性的东西，而不是传统的SSE指令将ymm寄存器的上128b清零。 （有关该设计决策的更多详细信息，请参阅this）。因此，基本上，我们可以将Windows二进制驱动程序归咎于SSE/AVX转换惩罚混乱。

有关非x86体系结构的IDK，以及现有的SIMD指令集是否具有面向未来的保存/恢复寄存器的方法，该寄存器将继续适用于更长的向量。如果扩展继续使用多个32位FP寄存器作为单个更宽的寄存器，则ARM32可能会继续。 （例如，q2由s8到s11组成）。因此，如果256b NEON扩展只允许使用2个q寄存器作为一个256b寄存器，那么保存/恢复一对q寄存器应该是面向未来的。或者如果新的更宽的向量是分开的，并且不扩展现有的寄存器。