为测试目的在CPU中禁用AVX2

Question

我有一个要求AVX2正确工作的应用程序。实现了一个检查，以检查应用程序启动期间是否有AVX2指令。我想检查它是否正确工作，但我只有有AVX2的CPU。为了测试目的，有没有办法暂时关闭它？或者以某种方式模仿其他CPU？

Answer 1

是的，使用“仿真”(或动态重新编译)层，比如英特尔的软件开发模拟器(SDE)，或者QEMU。

SDE是一种封闭源代码的免费软件，既可以在旧CPU上测试AVX512代码，也可以模拟旧CPU来检查您是否意外地执行了太新的指令。

示例:我碰巧有一个二进制文件，它无条件地使用AVX2 vpmovzxwq load指令(对于我正在测试的函数)。它在我的Skylake上运行得很好，但是SDE有一个-snb选项来模拟CPU中的沙桥，并实际检查每条指令。

 $ sde64 -snb -- ./mask
TID 0 SDE-ERROR: Executed instruction not valid for specified chip (SANDYBRIDGE): 0x401005: vpmovzxwq ymm2, qword ptr [rip+0xff2]
Image: /tmp/mask+0x5 (in multi-region image, region# 1)
Instruction bytes are: c4 e2 7d 34 15 f2 0f 00 00 

有一些选项可以模仿像-quark、-p4 (SSE2)或Core2Merom (-mrm)这样的CPU，或者像IceLake (-icx)或Tremont (-tnt)那样新。(以及Xeon Phi CPU，如KNL和KNM.)

它运行得非常快，使用了动态重新编译(DynamicRe编译，JIT)，所以我认为，只使用本机支持的指令的代码基本上可以以本机速度运行。

它还有一些工具选项(比如-mix来转储指令组合)，以及更紧密地控制JIT的选项。我认为您可以让它在CPUID中不报告AVX2，但仍然让AVX2指令运行而不会出错。

或者模仿支持AVX2的CPU，但不支持FMA (不幸的是，Via有这样的一个真正的CPU )。或者没有真正CPU的组合，比如AVX2，但不是popcnt，或者BMI1 1/BMI1 2，而不是AVX。但我还没想过该怎么做。

基本的sde -help选项只允许您将其设置为特定的Intel CPU，并用于检查潜在的慢SSE/AVX转换(没有正确的vzeroupper使用)。还有一些其他的事情。

是SDE缺少的一个重要的测试用例，它是AVX+FMA time AVX2 (AMD Piledriver / Steamroller，即大多数AMD FX系列CPU)。很容易忘记并在本应是AVX1+FMA3的代码中使用AVX2洗牌，一些编译器(如MSVC)在编译时不会像gcc -march=bdver2那样捕捉到这一点。(推土机只有AVX + FMA4，而不是FMA3，因为英特尔改变了他们的计划，因为太晚了，AMD无法重新设计。)

如果您只希望CPUID不报告AVX2的存在(以及FMA?)因此，您的代码使用它的AVX1或非AVX版本的函数，您可以在大多数VM中做到这一点。

要使AVX指令在没有故障的情况下运行，必须在控制寄存器中设置一个位。(因此，这就像操作系统所承诺的那样，它将正确保存/恢复YMM上半部的新架构状态)。因此，在CPUID中禁用AVX将为您提供一个VM实例，其中AVX指令出错。(至少256位指令？我还没有试过这样做，看看128位AVX指令是否仍能在支持AVX的HW上执行。)