Visual Studio 中的强制 CPU 体系结构

Posted 2023-02-16

【中文标题】Visual Studio 中的强制 CPU 体系结构

【英文标题】：Enforced CPU architecture in Visual Studio

【发布时间】：2015-08-31 12:56:53

【问题描述】：

在 Visual Studio（我使用的是 2010）中，您可以使用例如指定 CPU 架构 /arch:SSE2.

查看生成的汇编代码以进行简单的 sin(x) 计算，它确实使用 SSE，但编译器还插入了带有 fallback 的运行时检查在 CPU 不支持 SSE 的情况下使用 x87 指令。此运行时检查可能会非常频繁地执行并降低性能。

是否有任何标志或设置可以省略此运行时检查并让程序因“非法指令”而崩溃？

【问题讨论】：

如果使用 /Oi 选项集（使用内在函数）进行编译会发生什么。更多关于该选项的信息：​​msdn.microsoft.com/en-us/library/f99tchzc.aspx

谢谢，但它仍然执行运行时检查。被检查的全局变量名为 ___use_sse2_mathfcns。我试着用谷歌搜索它，但不幸的是，点击率很少。

可能是因为 sin() 是 CRT 的一部分，所以项目的编译选项不会影响它。我想即使您设置了/arch:IA32，您也会看到 SSE 实现。

@stgatilov 这是我建议使用内在函数的原因之一。如果内在存在，则不需要 CRT 中的内置。是的，您会在 IA32 代码中看到 SSE 检查。为每个代码生成选项组合构建一个 CRT 是不切实际的，因此他们改为进行运行时检查是有意义的。

【参考方案1】：

正如 stgatilov 所怀疑的，sin 的实现是 C 运行时库的一部分，不受 /arch 选项的直接影响。但是，您可以使用几个选项来强制使用特定的实现。

如果您使用带有/arch:SSE2 标志的/fp:fast 选项，则将使用特定于SSE 的C 运行时库函数。使用/fp:fast 的缺点是生成的浮点代码对整个翻译单元的一致性较差，而不仅仅是对sin 的调用。

另一个更有针对性的替代方案是/Qfast_transcendentals，这将导致编译器始终内联x87 fsin 指令。这有使sin 不太符合的缺点，但只有sin 和任何其他具有您可能正在使用的x87 等效指令的超越函数。 fsin 指令的一个显着限制是它仅适用于 -2^63 到 +2^63 范围内的源操作数。

我应该指出，SSE2 CPU 支持的“运行时检查”对性能的影响微乎其微。这只是一个比较和分支。由于比较总是以相同的方式解决分支总是被正确预测，因此只需要几个周期。与计算正弦的成本相比，这不算什么。

最后，另一种可能的解决方案是升级您的编译器。默认情况下，Visual Studio 2015 在使用 /arch:SSE2（这也是默认设置）时调用 sin 的特定于 SSE2 的实现。

【讨论】：

你打败了我。我使用的是 VS2015，我得到了不同的行为。加载了我拥有 VS2010 的虚拟机，我可以确认您在该环境中观察到的内容（以及 OP 看到的内容）。在我的 VS2015 上，我也能够使用 /fp:precise 并简单地启用内在函数 (/Od)，它生成了对 __libm_sse2_sin_precise 的 SSE2 特定调用（与 VS2010 相比行为不同）

我的理解是 x87 fsin 指令比使用 SSE2 从泰勒级数计算 sin 慢

@MichaelPetch 可能是，我从未测试过实际性能，只是 SSE2 运行时检查是否仍然存在。希望最初的发布者能够检查一下，在不影响结果的情况下，哪种替代方案实际上可以为他带来最佳表现。

谢谢，很高兴确认VS2015解决了问题，我会考虑升级。虽然分支预测确实会喜欢这种运行时检查，但也有对全局变量的内存访问。这种访问将对性能产生更显着的影响，尤其是在我使用大量 RAM 并遭受大量缓存未命中的情况下。