Linux 内核中是否使用了扩展指令集（SSE、MMX）？答案

【问题标题】：Are extended instruction sets (SSE, MMX) used in Linux kernel?Linux 内核中是否使用了扩展指令集（SSE、MMX）？
【发布时间】：2011-06-03 13:19:41
【问题描述】：

嗯，它们带来了（至少应该带来）性能的巨大提升，不是吗？

所以，我还没有看到任何 Linux 内核源代码，但很想问一下：它们是否以某种方式使用过？（在这种情况下——对于没有此类指令的系统，一定有一些特殊的“代码上限”？）

【问题讨论】：

据我了解，这些指令中的大部分都是针对矩阵数学、DSP、图形编码/解码等的。您预计内核中会发生多少？
@Damien_The_Unbeliever：您可以使用 SSE 指令一次在位域中搜索非零或非一条目 128b，而不是 32 或 64。我相信有很多用途除了保存/恢复向量 regs 的成本很高之外，它在内核中至少会有一个小的加速。

【解决方案1】：

SSE 和 MMX 指令集在音频/视频和游戏工作之外的价值有限。您可能会在内核的黑暗角落找到一些明确的用途，但我不会指望它。一般情况下的答案是“不，它们没有被使用”，它们也没有在大多数非内核/用户空间应用程序中使用。

内核有时会选择使用特定于某些 CPU 的某些 x86 指令（例如，存在于某些 AMD 或 Intel 型号上，但不是全部，反之亦然），例如 syscall，但这些与 SIMD 不同您所指的指令集，并且不属于更广泛的类似主题的扩展集。

在马克回答之后，我去寻找。我唯一可以轻松识别它们正在使用的地方是the RAID 6 library（它还支持 AltiVec，它是 PowerPC SIMD 指令集）。

（小心地寻找树，有很多地方内核“知道” SSE/MMX 以支持用户空间应用程序，但实际上并没有使用它。还有一些不幸的变量名案例与 SSE 完全无关，例如在 SCTP 实现中。）

【讨论】：

但这只是内核中显式使用 SIMD 指令的地方。如果我自己编译内核，有什么理由不使用-ftree-vectorize 和-msse* 选项告诉gcc 在它认为合适的地方使用SIMD？
@us2012 如果没有其他原因，内核不是为它设计的，那么这可能是一个非常糟糕的主意，并且您可能会意外破坏用户空间 SIMD 寄存器值（或者用户空间可能会破坏内核代码留下的值）。弄乱内核编译标志通常是一个坏主意，它往往会破坏事情，要么通过出现模糊的 GCC 错误，要么破坏低级假设。除非您正在进行研究，否则编译标志的选择最好留给内核开发人员。你不想和他们一起玩，只是想从你的系统中榨取更多的性能。
谢谢！我完全忘记了寄存器。这是有道理的。
@us2012 这是将其用于 [memcpy] (phoronix.com/scan.php?page=news_item&px=OTgwMQ) 的建议。通常，这仅适用于复制大量数据，但在这些情况下可以提高性能。在相关的说明中，nVidia 赞助了在其 GPU 上进行（内核内）加密的研究，该研究显示了一些有希望的结果，但它是完全专有的，并且永远不会以目前的形式进入主线。尽管如此，它还是展示了可能性。

【解决方案2】：

在内核代码中使用向量寄存器和浮点寄存器有严格的限制。参见例如第 6.3 章“不同 C++ 编译器和操作系统的调用约定”。 http://www.agner.org/optimize/#manuals

【讨论】：

【解决方案3】：

它们在内核中用于一些事情，例如

但是，我相信它总是首先检查他们的存在。

【讨论】：

【解决方案4】：

"cpu simd 指令使用 FPU"

呃，不，不是我理解的那样。它们在一定程度上是 FPU 指令的现代且（更）有效的替代品，但 SIMD 指令集的很大一部分处理整数运算。我从来没有认真看过它，但我想（好吧，希望）最近的 gcc 版本生成的 SIMD 代码不会破坏任何寄存器或状态。

【讨论】：

内核开发人员这样描述它，因为 Linux 将向量和 FPU 寄存器状态一起保存/恢复。矢量 regs 只是与 FPU regs 混为一谈。 SSE 代码将破坏一些 SSE 寄存器 (xmm0-xmm15)。这是不可避免的。