FMA 内在函数不起作用：是硬件还是编译器？

Question

我正在尝试使用英特尔 FMA 内部函数，例如 _mm_fmadd_ps (__m128 a, __m128 b, __m128 c) 为了在我的代码中获得更好的性能。

所以，首先，我做了一个小测试程序，看看它能做什么以及我如何使用它们。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "xmmintrin.h"

int main()
{
   __m128 v1,v2,v3,vr;
   v1 = _mm_set_ps (5.0, 5.0, 5.0, 5.0);
   v2 = _mm_set_ps (2.0, 2.0, 2.0, 2.0);
   v3 = _mm_set_ps (3.0, 3.0, 3.0, 3.0);

   vr = _mm_fmadd_ps (v1, v2, v3);
}

我遇到了这个错误：

vr = 错误：从类型 'int' 分配给类型 '__m128' 时类型不兼容 vr = _mm_fmadd_ps (v1, v2, v3);

我认为可能是处理器功能不允许使用此类指令，所以我在互联网上查找我的处理器型号 (Intel® Core™ i7-4700MQ Processor)，我发现它仅支持 SSE4.1/4.2、AVX 2.0 内在函数，这对我来说有点奇怪！！所以我查看了 proc/cpuinfo 文件和标志部分，我找到了 ** fma ** 标志。这是关于硬件的令人困惑的部分。

至于软件，我在互联网上进行了一些研究后使用了这个 makefile 选项，我希望这不是问题所在。

CC=gcc
CFLAGS=-g -c -Wall -O2 -mavx2 -mfma

我在 Ubuntu 12.04 LTS 上使用 eclipse，GCC 版本为 4.9.4 谢谢。

Answer 1

C 语言的一个怪癖是，如果您像调用函数一样调用它，该语言指示编译器假定一个以前未见过的符号必须 return int。由于您没有包含实际定义 _mm_fmadd_ps 签名的 header，因此您会收到有关将 int 转换为 __m128.

的奇怪错误

内在函数 headers 的原始组织是每个指令代都有一个唯一的 header，所以你有：

mmintrin.h     The original MMX instruction set (deprecated for x64 native)
mm3dnow.h      The AMD 3D Now! instruction set (deprecated for x64 native)
emmintrin.h    SSE (i.e. single-precision 4-wide SIMD)
xmmintrin.h    SSE2 (i.e. double-precision and integer 4-wide SIMD)

之后，他们开始使用引入新指令的处理器架构的代号。

pmmintrin.h    SSE3 (the p stands for Prescott)
tmmintrin.h    Supplemental SSE3 (the t stands for Tejas)
smmintrin.h    SSE4.1 (not sure what the s is here for.
               They were added for Penryn but p
               was already used for Prescott)
nmmintrin.h    SSE4.2 (the n stands for Nehalem)
wmmintrin.h    AES (the w stands for Westmere)

如今，新指令集往往以 ammintrin.h 用于 AMD-originated 东西（ABM、BMI、LWP、TBM、XOP、FMA4、SSE4a、SSE5）或 immintrin.h 用于 Intel-originated 东西（AVX、FMA3、F16C、AVX2 等）。 AVX-512 在 zmmintrin.h.

旧系统不是特别直观，但新系统也不是。 immintrin.h 中定义了许多 AMD 指令子集，因为它们是相同的指令。在文档或 header 中查找它确实是了解哪个内部函数在哪里的唯一方法。

对于英特尔 this website is a good reference. Otherwise you need to see the developer guides for AMD and/or Intel。

您可能会发现 this blog series of mine 有用。

Answer 2

-mfma 可能看起来有点麻烦，但它的存在是有充分理由的。

的结果

_mm_add_ps(_mm_mul_ps(a, b), c)
_mm_fmadd_ps(a, b, c)

其实不一样。如果您编写的代码必须在您运行代码（确定性）的所有机器上计算完全相同的结果，那么您可能需要禁用 fma！这基本上就是为什么您需要在构建中使用 -fma 启用它。

不过，至少它没有启用 avx512 的 SkyLake-X CPU 所需的六个编译标志那么糟糕:(

FMA 内在函数不起作用：是硬件还是编译器？

FMA intrinsics not working: is it Hardware or Compiler?

c

x86

simd

intrinsics

fma