如何检查编译代码是否使用SSE和AVX指令？

Posted 2021-04-11

我写了一些代码来做一堆数学，它需要快速，所以我需要它来使用SSE和AVX指令。我正在使用带有标志-O3和-march=native的g ++编译它，所以我认为它使用的是SSE和AVX指令，但我不确定。我的大多数代码看起来如下所示：

for(int i = 0;i<size;i++){
    a[i] = b[i] * c[i];
}

有什么方法可以判断我的代码（编译后）是否使用SSE和AVX指令？我想我可以看看程序集，但我不知道汇编，我不知道如何查看编译器输出的汇编。

答案

在Linux下，您还可以反编译二进制文件：

objdump -d YOURFILE > YOURFILE.asm

然后找到所有SSE指令：

awk '/[ 	](addps|addss|andnps|andps|cmpps|cmpss|comiss|cvtpi2ps|cvtps2pi|cvtsi2ss|cvtss2s|cvttps2pi|cvttss2si|divps|divss|ldmxcsr|maxps|maxss|minps|minss|movaps|movhlps|movhps|movlhps|movlps|movmskps|movntps|movss|movups|mulps|mulss|orps|rcpps|rcpss|rsqrtps|rsqrtss|shufps|sqrtps|sqrtss|stmxcsr|subps|subss|ucomiss|unpckhps|unpcklps|xorps|pavgb|pavgw|pextrw|pinsrw|pmaxsw|pmaxub|pminsw|pminub|pmovmskb|psadbw|pshufw)[ 	]/' YOURFILE.asm

只查找packed SSE说明（@Peter Cordes在评论中提出）：

awk '/[ 	](addps|andnps|andps|cmpps|cvtpi2ps|cvtps2pi|cvttps2pi|divps|maxps|minps|movaps|movhlps|movhps|movlhps|movlps|movmskps|movntps|movntq|movups|mulps|orps|pavgb|pavgw|pextrw|pinsrw|pmaxsw|pmaxub|pminsw|pminub|pmovmskb|pmulhuw|psadbw|pshufw|rcpps|rsqrtps|shufps|sqrtps|subps|unpckhps|unpcklps|xorps)[ 	]/' YOURFILE.asm

查找所有SSE2指令（MOVSD和CMPSD除外，这些指令最初是在80386中引入的）：

awk '/[ 	](addpd|addsd|andnpd|andpd|cmppd|comisd|cvtdq2pd|cvtdq2ps|cvtpd2dq|cvtpd2pi|cvtpd2ps|cvtpi2pd|cvtps2dq|cvtps2pd|cvtsd2si|cvtsd2ss|cvtsi2sd|cvtss2sd|cvttpd2dq|cvttpd2pi|cvtps2dq|cvttsd2si|divpd|divsd|maxpd|maxsd|minpd|minsd|movapd|movhpd|movlpd|movmskpd|movupd|mulpd|mulsd|orpd|shufpd|sqrtpd|sqrtsd|subpd|subsd|ucomisd|unpckhpd|unpcklpd|xorpd|movdq2q|movdqa|movdqu|movq2dq|paddq|pmuludq|pshufhw|pshuflw|pshufd|pslldq|psrldq|punpckhqdq|punpcklqdq)[ 	]/' YOURFILE.asm

只查找打包的SSE2说明：

awk '/[ 	](addpd|andnpd|andpd|cmppd|cvtdq2pd|cvtdq2ps|cvtpd2dq|cvtpd2pi|cvtpd2ps|cvtpi2pd|cvtps2dq|cvtps2pd|cvttpd2dq|cvttpd2pi|cvttps2dq|divpd|maxpd|minpd|movapd|movapd|movhpd|movhpd|movlpd|movlpd|movmskpd|movntdq|movntpd|movupd|movupd|mulpd|orpd|pshufd|pshufhw|pshuflw|pslldq|psrldq|punpckhqdq|shufpd|sqrtpd|subpd|unpckhpd|unpcklpd|xorpd)[ 	]/' YOURFILE.asm

查找所有SSE3说明：

awk '/[ 	](addsubpd|addsubps|haddpd|haddps|hsubpd|hsubps|movddup|movshdup|movsldup|lddqu|fisttp)[ 	]/' YOURFILE.asm

查找所有SSSE3说明：

awk '/[ 	](psignw|psignd|psignb|pshufb|pmulhrsw|pmaddubsw|phsubw|phsubsw|phsubd|phaddw|phaddsw|phaddd|palignr|pabsw|pabsd|pabsb)[ 	]/' YOURFILE.asm

查找所有SSE4说明：

awk '/[ 	](mpsadbw|phminposuw|pmulld|pmuldq|dpps|dppd|blendps|blendpd|blendvps|blendvpd|pblendvb|pblenddw|pminsb|pmaxsb|pminuw|pmaxuw|pminud|pmaxud|pminsd|pmaxsd|roundps|roundss|roundpd|roundsd|insertps|pinsrb|pinsrd|pinsrq|extractps|pextrb|pextrd|pextrw|pextrq|pmovsxbw|pmovzxbw|pmovsxbd|pmovzxbd|pmovsxbq|pmovzxbq|pmovsxwd|pmovzxwd|pmovsxwq|pmovzxwq|pmovsxdq|pmovzxdq|ptest|pcmpeqq|pcmpgtq|packusdw|pcmpestri|pcmpestrm|pcmpistri|pcmpistrm|crc32|popcnt|movntdqa|extrq|insertq|movntsd|movntss|lzcnt)[ 	]/' YOURFILE.asm

查找最常见的AVX指令（包括标量，包括AVX2，AVX-512系列和某些FMA，如vfmadd132pd）：

awk '/[ 	](vmovapd|vmulpd|vaddpd|vsubpd|vfmadd213pd|vfmadd231pd|vfmadd132pd|vmulsd|vaddsd|vmosd|vsubsd|vbroadcastss|vbroadcastsd|vblendpd|vshufpd|vroundpd|vroundsd|vxorpd|vfnmadd231pd|vfnmadd213pd|vfnmadd132pd|vandpd|vmaxpd|vmovmskpd|vcmppd|vpaddd|vbroadcastf128|vinsertf128|vextractf128|vfmsub231pd|vfmsub132pd|vfmsub213pd|vmaskmovps|vmaskmovpd|vpermilps|vpermilpd|vperm2f128|vzeroall|vzeroupper|vpbroadcastb|vpbroadcastw|vpbroadcastd|vpbroadcastq|vbroadcasti128|vinserti128|vextracti128|vpminud|vpmuludq|vgatherdpd|vgatherqpd|vgatherdps|vgatherqps|vpgatherdd|vpgatherdq|vpgatherqd|vpgatherqq|vpmaskmovd|vpmaskmovq|vpermps|vpermd|vpermpd|vpermq|vperm2i128|vpblendd|vpsllvd|vpsllvq|vpsrlvd|vpsrlvq|vpsravd|vblendmpd|vblendmps|vpblendmd|vpblendmq|vpblendmb|vpblendmw|vpcmpd|vpcmpud|vpcmpq|vpcmpuq|vpcmpb|vpcmpub|vpcmpw|vpcmpuw|vptestmd|vptestmq|vptestnmd|vptestnmq|vptestmb|vptestmw|vptestnmb|vptestnmw|vcompresspd|vcompressps|vpcompressd|vpcompressq|vexpandpd|vexpandps|vpexpandd|vpexpandq|vpermb|vpermw|vpermt2b|vpermt2w|vpermi2pd|vpermi2ps|vpermi2d|vpermi2q|vpermi2b|vpermi2w|vpermt2ps|vpermt2pd|vpermt2d|vpermt2q|vshuff32x4|vshuff64x2|vshuffi32x4|vshuffi64x2|vpmultishiftqb|vpternlogd|vpternlogq|vpmovqd|vpmovsqd|vpmovusqd|vpmovqw|vpmovsqw|vpmovusqw|vpmovqb|vpmovsqb|vpmovusqb|vpmovdw|vpmovsdw|vpmovusdw|vpmovdb|vpmovsdb|vpmovusdb|vpmovwb|vpmovswb|vpmovuswb|vcvtps2udq|vcvtpd2udq|vcvttps2udq|vcvttpd2udq|vcvtss2usi|vcvtsd2usi|vcvttss2usi|vcvttsd2usi|vcvtps2qq|vcvtpd2qq|vcvtps2uqq|vcvtpd2uqq|vcvttps2qq|vcvttpd2qq|vcvttps2uqq|vcvttpd2uqq|vcvtudq2ps|vcvtudq2pd|vcvtusi2ps|vcvtusi2pd|vcvtusi2sd|vcvtusi2ss|vcvtuqq2ps|vcvtuqq2pd|vcvtqq2pd|vcvtqq2ps|vgetexppd|vgetexpps|vgetexpsd|vgetexpss|vgetmantpd|vgetmantps|vgetmantsd|vgetmantss|vfixupimmpd|vfixupimmps|vfixupimmsd|vfixupimmss|vrcp14pd|vrcp14ps|vrcp14sd|vrcp14ss|vrndscaleps|vrndscalepd|vrndscaless|vrndscalesd|vrsqrt14pd|vrsqrt14ps|vrsqrt14sd|vrsqrt14ss|vscalefps|vscalefpd|vscalefss|vscalefsd|valignd|valignq|vdbpsadbw|vpabsq|vpmaxsq|vpmaxuq|vpminsq|vpminuq|vprold|vprolvd|vprolq|vprolvq|vprord|vprorvd|vprorq|vprorvq|vpscatterdd|vpscatterdq|vpscatterqd|vpscatterqq|vscatterdps|vscatterdpd|vscatterqps|vscatterqpd|vpconflictd|vpconflictq|vplzcntd|vplzcntq|vpbroadcastmb2q|vpbroadcastmw2d|vexp2pd|vexp2ps|vrcp28pd|vrcp28ps|vrcp28sd|vrcp28ss|vrsqrt28pd|vrsqrt28ps|vrsqrt28sd|vrsqrt28ss|vgatherpf0dps|vgatherpf0qps|vgatherpf0dpd|vgatherpf0qpd|vgatherpf1dps|vgatherpf1qps|vgatherpf1dpd|vgatherpf1qpd|vscatterpf0dps|vscatterpf0qps|vscatterpf0dpd|vscatterpf0qpd|vscatterpf1dps|vscatterpf1qps|vscatterpf1dpd|vscatterpf1qpd|vfpclassps|vfpclasspd|vfpclassss|vfpclasssd|vrangeps|vrangepd|vrangess|vrangesd|vreduceps|vreducepd|vreducess|vreducesd|vpmovm2d|vpmovm2q|vpmovm2b|vpmovm2w|vpmovd2m|vpmovq2m|vpmovb2m|vpmovw2m|vpmullq|vpmadd52luq|vpmadd52huq|v4fmaddps|v4fmaddss|v4fnmaddps|v4fnmaddss|vp4dpwssd|vp4dpwssds|vpdpbusd|vpdpbusds|vpdpwssd|vpdpwssds|vpcompressb|vpcompressw|vpexpandb|vpexpandw|vpshld|vpshldv|vpshrd|vpshrdv|vpopcntd|vpopcntq|vpopcntb|vpopcntw|vpshufbitqmb|gf2p8affineinvqb|gf2p8affineqb|gf2p8mulb|vpclmulqdq|vaesdec|vaesdeclast|vaesenc|vaesenclast)[ 	]/' YOURFILE.asm

注意：使用gawk和nawk测试。

另一答案

无需检查组件。大多数编译器都会提供优化报告，准确地告诉您是否使用SIMD指令对循环进行了矢量化。

如果使用GCC进行编译，请设置-O3 -march=native以确保使用您正在编译的CPU支持的SIMD指令集（SSE，AVX，...）执行向量化，并添加-fopts-info以使编译器对优化进行详细说明：

g++ -O3 -march=native -fopt-info -o main.o main.cpp

这将为您提供如下输出：

main.cpp:12:20: note: loop vectorized
main.cpp:12:20: note: loop peeled for vectorization to enhance alignment

希望有所帮助。

另一答案

请注意，大多数打包的SSE指令以PS / PD结尾，在将二进制内容转储到asmfile之后，我们将有一种更简单的方法来检查打包的SSEx指令

grep %xmm asmfile | grep -P '([[:xdigit:]]{2}s)+s*[[:alnum:]]+p[sd]s+'

或者xmm检查可以组合成模式

grep -P '([[:xdigit:]]{2}s)+s*[[:alnum:]]+p[sd]s+.+xmm' asmfile

这足以使程序仅使用浮点运算。但是为了获得更好的覆盖率，您还需要检查P开头的说明，这样您需要稍微更改正则表达式

grep -P '([[:xdigit:]]{2}s)+s*([[:alnum:]]+p[sd]s+|p[[:alnum:]]+).+%xmm' asmfile

要在32位代码中包含MMX指令，请将%xmm部分更改为%x?mm

要检查AVX1 / 2，您只需要找到ymm或%ymm用法而不是检查指令名称，因为AVX1 / 2指令只有矢量版本

grep ymm asmfile

同样可以检查AVX-512

grep zmm asmfile

另一答案

要告诉的唯一方法是反汇编生成的代码并查看其使用的指令。

objdump -d

另一答案

正如其他人指出的那样，您可以使用-S生成汇编代码。

更重要的是，你可以使用外部工具来反汇编编译的二进制文件，比如objdump，或者更专业的，ida。