有没有办法用 gcc 自动生成 MMX 指令（不是 SSE）

Posted 2023-02-16

【中文标题】有没有办法用 gcc 自动生成 MMX 指令（不是 SSE）

【英文标题】：Is there a way to auto-generate MMX instructions (not SSE) with gcc

【发布时间】：2019-09-29 00:59:31

【问题描述】：

gcc 似乎很乐意自动矢量化简单示例，并发出 SSE 指令。有没有办法只发出 MMX 指令？

例如，如果我在 Godbolt 上尝试以下示例：

int sumint(int *arr) 
    int sum = 0;
    for (int i=0 ; i<2048 ; i++)
        sum += arr[i];
    
    return sum;

在 GCC 9.2 上使用 -mmmx -O3 -m32 -msse2 编译，我明白了

sumint:
        mov     eax, DWORD PTR [esp+4]
        pxor    xmm0, xmm0
        lea     edx, [eax+8192]
.L2:
        movdqu  xmm2, XMMWORD PTR [eax]
        add     eax, 16
        paddd   xmm0, xmm2
        cmp     edx, eax
        jne     .L2
        movdqa  xmm1, xmm0
        psrldq  xmm1, 8
        paddd   xmm0, xmm1
        movdqa  xmm1, xmm0
        psrldq  xmm1, 4
        paddd   xmm0, xmm1
        movd    eax, xmm0
        ret

但如果没有 sse（即-mmmx -O3 -m32 -mno-sse2），它会退回到仅使用通用寄存器，并且没有 mmx 指令：

sumint:
        mov     eax, DWORD PTR [esp+4]
        xor     edx, edx
        lea     ecx, [eax+8192]
.L2:
        add     edx, DWORD PTR [eax]
        add     eax, 4
        cmp     eax, ecx
        jne     .L2
        mov     eax, edx
        ret

我想运行一些基准测试，比较仅使用 x87-fpu、MMX、SSE 和 SSE2 运行的效果，但是如果 gcc 不会发出 MMX 指令，那么在 x87 和编译之间不会有任何区别x87+mmx。

【问题讨论】：

IDK 如果旧版本的 GCC 知道如何为 MMX 自动矢量化。也许在 Godbolt 上尝试最古老的 GCC，尽管这可能仍然行不通。

添加标志 -fopt-info-vec-missed 给出：missed: not vectorized: relevant stmt not supported: sum_10 = _4 + sum_15; 所以可能 MMX-autovectorization 只是没有实现

【参考方案1】：

GCC 无法使用 MMX 或 3DNow 进行自动矢量化！因为它缺乏正确插入 EMMS/FEMMS 的能力。您必须将 ICC 用于 MMX。见https://gcc.gnu.org/ml/gcc-patches/2004-12/msg01955.html

【讨论】：

vzeroupper 在使用 YMM 寄存器后（在 AVX 指令中）是同样的问题，现在已经解决了。如果有人关心过时的 MMX，修改 GCC 以以同样的方式插入 EMMS 可能不是大量的工作，允许重新启用 MMX auto-vec（如果它没有被禁用 15 年后被 bit-rot 剪掉或变得无用）。不太可能值得任何人在现实生活中的时间，只是一个观察。感谢您发布此信息；我有时想知道为什么即使使用-march=pmmx

，现代 GCC 似乎也无法使用 MMX 自动 vec