如何在编译时检测SSE / SSE2 / AVX / AVX2 / AVX-512 / AVX-128-FMA / KCVI的可用性？

Question

我正在尝试优化一些矩阵计算，我想知道是否有可能在编译时检测SSE / SSE2 / AVX / AVX2 / AVX-512 / AVX-128-FMA / KCVI [1]是否由编译器？理想情况下，对于GCC和Clang，但我只能管理其中一个。

我不确定它是否可行，也许我会使用自己的宏，但我更愿意检测它并要求用户选择它。

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[1]“KCVI”代表骑士角矢量指令优化。像FFTW这样的库检测/利用这些较新的指令优化。

Answer 1

大多数编译器会自动定义：

__SSE__
__SSE2__
__SSE3__
__AVX__
__AVX2__

等等，根据你传递的命令行开关。您可以使用gcc（或gcc兼容的编译器，如clang）轻松检查，如下所示：

$ gcc -msse3 -dM -E - < /dev/null | egrep "SSE|AVX" | sort
#define __SSE__ 1
#define __SSE2__ 1
#define __SSE2_MATH__ 1
#define __SSE3__ 1
#define __SSE_MATH__ 1

要么：

$ gcc -mavx2 -dM -E - < /dev/null | egrep "SSE|AVX" | sort
#define __AVX__ 1
#define __AVX2__ 1
#define __SSE__ 1
#define __SSE2__ 1
#define __SSE2_MATH__ 1
#define __SSE3__ 1
#define __SSE4_1__ 1
#define __SSE4_2__ 1
#define __SSE_MATH__ 1
#define __SSSE3__ 1

或者只是检查预定义的宏以获取特定平台上的默认构建：

$ gcc -dM -E - < /dev/null | egrep "SSE|AVX" | sort
#define __SSE2_MATH__ 1
#define __SSE2__ 1
#define __SSE3__ 1
#define __SSE_MATH__ 1
#define __SSE__ 1
#define __SSSE3__ 1

最近的英特尔处理器支持AVX-512，它不是单片指令集。可以从以下两个示例中看到GCC（版本6.2）提供的支持。

这是骑士登陆：

$ gcc -march=knl -dM -E - < /dev/null | egrep "SSE|AVX" | sort
#define __AVX__ 1
#define __AVX2__ 1
#define __AVX512CD__ 1
#define __AVX512ER__ 1
#define __AVX512F__ 1
#define __AVX512PF__ 1
#define __SSE__ 1
#define __SSE2__ 1
#define __SSE2_MATH__ 1
#define __SSE3__ 1
#define __SSE4_1__ 1
#define __SSE4_2__ 1
#define __SSE_MATH__ 1
#define __SSSE3__ 1

这是Skylake AVX-512：

$ gcc -march=skylake-avx512 -dM -E - < /dev/null | egrep "SSE|AVX" | sort
#define __AVX__ 1
#define __AVX2__ 1
#define __AVX512BW__ 1
#define __AVX512CD__ 1
#define __AVX512DQ__ 1
#define __AVX512F__ 1
#define __AVX512VL__ 1
#define __SSE__ 1
#define __SSE2__ 1
#define __SSE2_MATH__ 1
#define __SSE3__ 1
#define __SSE4_1__ 1
#define __SSE4_2__ 1
#define __SSE_MATH__ 1
#define __SSSE3__ 1

英特尔公布了其他AVX-512子集（请参阅ISA extensions）。 GCC（版本7）支持与AVX-512的4FMAPS，4VNNIW，IFMA，VBMI和VPOPCNTDQ子集相关联的编译器标志和预处理器符号：

for i in 4fmaps 4vnniw ifma vbmi vpopcntdq ; do echo "==== $i ====" ; gcc -mavx512$i -dM -E - < /dev/null | egrep "AVX512" | sort ; done
==== 4fmaps ====
#define __AVX5124FMAPS__ 1
#define __AVX512F__ 1
==== 4vnniw ====
#define __AVX5124VNNIW__ 1
#define __AVX512F__ 1
==== ifma ====
#define __AVX512F__ 1
#define __AVX512IFMA__ 1
==== vbmi ====
#define __AVX512BW__ 1
#define __AVX512F__ 1
#define __AVX512VBMI__ 1
==== vpopcntdq ====
#define __AVX512F__ 1
#define __AVX512VPOPCNTDQ__ 1