英特爾內部文檔中的“MAX”指的是什么？

Question

在intel 內在函數指南中，一些操作是使用術語“MAX”定義的。 一個例子是__m256 _mm256_mask_permutexvar_ps (__m256 src, __mmask8 k, __m256i idx, __m256 a) ，它被定義為

FOR j := 0 to 7
    i := j*32
    id := idx[i+2:i]*32
    IF k[j]
        dst[i+31:i] := a[id+31:id]
    ELSE
        dst[i+31:i] := 0
    FI
ENDFOR
dst[MAX:256] := 0

. 請注意此定義中的最后一行： dst[MAX:256]:= 0 。 MAX指的是什么，這條線是否添加了任何有價值的信息？ 如果我不得不做出假設，那么MAX可能意味着向量中的位數，在_mm256的情況下為256 。 然而，這似乎並沒有改變操作的定義，也可能被省略。 但是為什么會在那里呢？

Answer 1

此偽代碼僅對從中復制它的程序集文檔有意義，而不適用於 intrinsics 。 （英特爾的第 2 卷 PDF 記錄了相應的vpermps asm 指令的HTML 刮擦。）

   ...
ENDFOR
DEST[MAXVL-1:VL] ← 0

（相同的 asm 文檔條目涵蓋 VL = 128、256 和 512 位版本，即指令的向量寬度。）

在 asm 中，YMM 寄存器是 ZMM 寄存器的低半部分，寫入 YMM 會將高位歸零到 CPU 支持的最大向量寬度（就像將 EAX 零擴展寫入 RAX 一樣）。

您選擇的內在函數用於掩碼版本，因此它需要AVX-512（EVEX 編碼），因此 VLMAX 至少為 512 ¹ 。 如果掩碼是一個常量全1，它可以優化為 AVX2 VEX 編碼，但仍然是 VLMAX 的完整寄存器的零高位。

這對內在函數沒有意義

內在函數 API 只有__m256和__m512類型； __m256並不隱含地是__m512的下半部分。 您可以使用_mm512_castps256_ps512來獲得一個__m512與您的__m256作為低半部分，但API 文檔說“結果的高 256 位未定義”。 因此，如果您在 function arg 上使用它，它不會強制它對vmovaps ymm7, ymm0或其他東西進行零擴展，以防調用者留下高垃圾。

如果您在來自此 function 的內在函數的_mm512_castps256_ps512 __m256無論它是留在 reg 中還是被存儲/重新加載，它幾乎總是會以零的高半部分進行編譯，但是 ZDB974238714CA8DE6FZA7ACE不能保證這一點。 （如果編譯器選擇將先前的計算與其他計算相結合，使用 512 位操作，您可能會得到一個非零的高半部分。）如果您想要高零，則沒有等效於_mm256_set_m128 (__m128 hi, __m128 lo) ，所以你需要一些其他明確的方式。

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腳注 1 ：或者通過一些假設的未來擴展， VLMAX aka MAXVL可能會更寬。 它由 XCR0 的當前值決定。 本文檔告訴您，這些說明仍將歸零。

（我還沒有研究在支持 AVX-512 的機器上是否可以更改 VLMAX，或者它是否是只讀的。IDK 如果你可以更改它，CPU 將如何處理它，比如可能根本不運行 512 位指令. 主流操作系統當然不會這樣做，即使特權操作是可能的。）

SSE 沒有任何已定義的擴展向量的機制，並且一些現有代碼（特別是 Windows kernel 驅動程序）手動保存/恢復了一些 XMM 寄存器供自己使用。 為了支持這一點，AVX 決定舊版 SSE 將保留 YMM/ZMM 寄存器的高位部分不變。 但是為了有效地使用非 VEX 傳統 SSE 編碼運行現有機器代碼，它需要昂貴的 state 轉換（Haswell 和 Ice Lake）和/或錯誤依賴項（Skylake）： 為什么在 Skylake 上沒有 VZEROUPPER 時，這個 SSE 代碼會慢 6 倍？

英特爾不會再犯這個錯誤，因此他們將 AVX 定義為將 CPU 支持的任何向量寬度歸零，並在每個 AVX 和 AVX-512 指令編碼中清楚地記錄它。 因此 VEX 和 EVEX 可以自由混合，甚至有助於節省機器代碼大小：

• 在 Knights Landing 上清除單個或幾個 ZMM 寄存器的最有效方法是什么？
• 混合 EVEX 和 VEX 編碼方案的懲罰是什么？ （無），答案討論了為什么 SSE/AVX 處罰是一件事的更多細節。
• https: //software.intel.com/en-us/forums/intel-isa-extensions/topic/301853 Agner Fog 於 2008 年在英特爾論壇上發表的關於 AVX 的帖子首次發布時指出，由於缺乏與 SSE 的遠見。
• vzeroall 零是否將 ymm16 注冊到 ymm31？ - 有趣的是沒有； 由於無法通過舊版 SSE 指令訪問它們，因此它們不能成為臟鞋幫問題的一部分。

Answer 2

dst[MAX:256]:= 0將所有高於（包括）第 256 位的位設置為零。 它僅與超過 256 位的寄存器有關。 因此，如果寄存器長度為 256 位，則 MAX 可以為 256；如果處理器使用 512 位寄存器，則 MAX 可以為 512。

Answer 3

寄存器中的位在“左側”以高索引編號，在“右側”以低索引編號。 這與我們寫和談論二進制數字的方式相吻合：10010 ₂是 18 的二進制數字，左邊是位號 4，代表 2 ⁴ = 16，右邊是位號 0，代表 2 ⁰ = 1。

R[ m : n ] 表示寄存器 R 從m到n的位集合，其中m是集合的“左”端， n是“右”端。 如果m小於n ，則它是空集。 因此，對於 512 位的寄存器， dst[511:256]:= 0表示將 511 到 256 位設置為零，而對於 256 位的寄存器， dst[255:256]:= 0表示什么都不做。