运行基本 Avx512 代码时获得非法指令

Question

我正在尝试学习 AVX 指令，并且在运行我收到的基本代码时

非法指令（核心转储）

下面提到了代码，我正在使用它编译它

g++ -mavx512f 1.cpp

究竟是什么问题以及如何克服它？ 谢谢！

#include <immintrin.h>
#include<iostream>
using namespace std;

void add(const float a[], const float b[], float res[], int n)
{
    int i = 0;

    for(; i < (n&(~0x31)) ; i+=32 )
    {
        __m512 x = _mm512_loadu_ps( &a[i] );
        __m512 y = _mm512_loadu_ps( &b[i] );

        __m512 z = _mm512_add_ps(x,y);
        _mm512_stream_ps(&res[i],z);
    }

    for(; i<n; i++) res[i] = a[i] + b[i];
}

int main()
{
    int n = 100000;
    float a[n], b[n], res[n];
    for(int i = 0;i < n; i++)
    {
        a[i] = i;
        b[i] = i+10;
    }
    add(a,b,res,n);
    for(int i=0;i<n;i++) cout<<res[i]<<" ";
    cout<<endl;
    return 0;
}

Answer 1

可能您的 CPU 根本不支持 AVX512。
仅限这些和更新一代的 CPU support AVX-512：

• 服务器/工作站：Skylake-SP（“至强可扩展性能”）及更高版本，
  Skylake-X 高端台式机/工作站。
• 客户端：Ice Lake 及更高版本，例如i5-1035G4 和Rocket Lake 桌面，例如i5-11600.
  （也是非常有限的发行版Cannon Lake laptop chip）
  这些 Celeron / Pentium 版本有 AVX2，但没有 AVX-512¹。
• 至强融核计算卡，第二代及更高版本 (Knight's Landing)。

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编译器选项

使用 clang 或 g++ -O3 -march=native 启用您的 CPU 支持的所有功能。

如果您遇到编译错误（例如未声明的函数 _mm512_loadu_ps），您的 CPU 不支持 AVX512，因此 g++ 没有启用它，因此 immintrin.h 不会定义该内在函数。

（或者另一个可能的错误是错误“内联”目标选项不允许的内置函数。）

如果您想为其他 CPU（而不仅仅是您正在编译的机器）制作二进制文件，请仅使用单独的 -mavx512f 和 -mtune= 选项。

相关：How to test AVX-512 instructions w/o supported hardware?

• Coding on insufficient hardware
• Intel AVX intrinsics: any compatibility library out?（在编译时而非运行时模拟）。

MSVC 和 ICC do 允许您在不告诉编译器目标支持它们的情况下使用内部函数，因此这种针对 CPU 检查代码的方法不适用于这些编译器。他们会很乐意让您编译不会在当前 CPU 上运行的代码。 （因为 MSVC 假设您要进行运行时 CPU 检测和调度，而不是分发源代码让每个人都针对自己的机器进行优化。）

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关于没有 AVX-512 的 CPU 的更多信息

英特尔processor name/number meanings

AMD 还没有发布任何 AVX-512 CPU（传闻指向 Zen4），老款 Intel 也没有。
Skylake-client没有有 AVX-512，只有 Skylake-server。
Intel Alder Lake 混合 (big.LITTLE) CPU won't have AVX-512，即使在大内核上也只有 AVX2。
Silvermont / Tremont 等低功耗 CPU 甚至没有 AVX1。

另外请注意，AVX-512 有多个扩展，例如 AVX-512VPOPCNTDQ，它引入了 SIMD 指令来计算每个 SIMD 元素中的设置位。检查维基百科的CPUs with AVX-512 表，看看哪个 CPU 有什么。 AVX-512F 是“基础”，AVX-512VL 允许在 128 位和 256 位向量上使用很酷的新指令。

脚注 1：旧 Intel CPU 的 Pentium/Celeron 版本甚至没有 AVX，只有 SSE4.2。 （也缺少 BMI1/2，因为它们禁用了 VEX 前缀的解码）。