出于测试目的在 CPU 中禁用 AVX2

Posted 2023-02-16

【中文标题】出于测试目的在 CPU 中禁用 AVX2

【英文标题】：Disabling AVX2 in CPU for testing purposes

【发布时间】：2019-04-19 13:07:08

【问题描述】：

我有一个需要 AVX2 才能正常工作的应用程序。如果 CPU 有 AVX2 指令，则在应用程序启动期间执行检查以检查。我想检查它是否正常工作，但我只有具有 AVX2 的 CPU。有没有办法暂时关闭它以进行测试？或者以某种方式模拟其他 CPU？

【问题讨论】：

如果 Peter 的解决方案对您不起作用，某些 Bios 也允许您禁用 AVX2。

【参考方案1】：

是的，使用“模拟”（或动态重新编译）层，例如 Intel's Software Development Emulator (SDE)，或者可能是 QEMU。

SDE 是封闭源代码的免费软件，非常方便在旧 CPU 上测试 AVX512 代码，或模拟旧 CPU 以检查您不会意外执行太新的指令。

示例：我碰巧有一个二进制文件，它无条件地使用 AVX2 vpmovzxwq 加载指令（对于我正在测试的函数）。它本机在我的 Skylake CPU 上运行良好，但 SDE 有一个 -snb 选项可以在 CPUID 中模拟 Sandybridge 并实际检查每条指令。

 $ sde64 -snb -- ./mask
TID 0 SDE-ERROR: Executed instruction not valid for specified chip (SANDYBRIDGE): 0x401005: vpmovzxwq ymm2, qword ptr [rip+0xff2]
Image: /tmp/mask+0x5 (in multi-region image, region# 1)
Instruction bytes are: c4 e2 7d 34 15 f2 0f 00 00 

有一些选项可以模拟像 -quark、-p4 (SSE2) 或 Core 2 Merom (-mrm) 这样的 CPU，以及像 IceLake-Server (-icx) 或 Tremont (@987654329) 这样新的 CPU @)。 （以及 KNL 和 KNM 等 Xeon Phi CPU。）

它运行得非常快，使用动态重新编译 (JIT)，因此我认为只使用 本机支持的指令的代码可以以基本本机速度运行。

它还具有检测选项（例如 -mix 转储指令组合），以及更紧密地控制 JIT 的选项。我想你也许可以让它不在 CPUID 中报告 AVX2，但仍然让 AVX2 指令运行而不会出错。

或者可能模拟支持 AVX2 但不 FMA 的 CPU（不幸的是，Via 有一个像这样的真实 CPU）。或者没有真正的 CPU 具有的组合，例如 AVX2 但不是 popcnt，或 BMI1/BMI2 但不是 AVX。但我还没有研究如何做到这一点。

基本的sde -help 选项仅允许您将其设置为特定的Intel CPU，并用于检查可能较慢的 SSE/AVX 转换（没有正确使用 vzeroupper）。还有其他一些事情。

SDE 缺少的一个重要测试用例是 AVX+FMA 没有 AVX2（AMD Piledriver / Steamroller，即大多数 AMD FX 系列 CPU）。忘记并在应该是 AVX1+FMA3 的代码中使用 AVX2 shuffle，并且某些编译器（如 MSVC）不会像 gcc -march=bdver2 那样在编译时捕捉到这一点。 （Bulldozer 只有 AVX + FMA4，没有 FMA3，因为 Intel 在 AMD 重新设计为时已晚后改变了计划。）

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如果您只是希望 CPUID 不报告 AVX2（和 FMA？）的存在，以便您的代码使用其 AVX1 或非 AVX 版本的函数，您可以对大多数 VM 执行此操作。

要使 AVX 指令正常运行，必须设置控制寄存器中的位。 （所以这就像操作系统承诺的那样，它将正确保存/恢复 YMM 上半部分的新架构状态）。因此，在 CPUID 中禁用 AVX 将为您提供一个 AVX 指令出错的 VM 实例。 （至少 256 位指令？我没有试过这个，看看 128 位 AVX 指令是否仍然可以在支持 AVX 的硬件上以这种状态执行。）