नई x86 SIMD आंतरिक पुस्तकालय - अनैतिक डिबग

इंटेल प्रोसेसर की प्रत्येक नई पीढ़ी के साथ, नए और तेजी से जटिल वेक्टर निर्देश उभर रहे हैं। हालांकि निकट भविष्य में वेक्टर की लंबाई (512 बिट्स) नहीं बढ़ेगी, नए प्रकार के डेटा और निर्देश के प्रकार दिखाई देंगे। उदाहरण के लिए, जो एक नज़र में समझ सकता है कि ऐसा आंतरिक (और संबंधित प्रोसेसर निर्देश) क्या करता है?

बिटवाइज़ टर्नरी लॉजिक जो किसी भी तीन-ऑपरेंड बाइनरी फ़ंक्शन को लागू करने की क्षमता प्रदान करता है; विशिष्ट बाइनरी फ़ंक्शन imm8 में मूल्य द्वारा निर्दिष्ट किया गया है।

__m512i _mm512_mask_ternarylogic_epi32 (__m512i src, __mmask8 k, __m512i a, __m512i b, int imm8) FOR j := 0 to 15 i := j*32 IF k[j] FOR h := 0 to 31 index[2:0] := (src[i+h] << 2) OR (a[i+h] << 1) OR b[i+h] dst[i+h] := imm8[index[2:0]] ENDFOR ELSE dst[i+31:i] := src[i+31:i] FI ENDFOR dst[MAX:512] := 0 

ठीक है, मान लें कि हमने यह पता लगाया कि यह कैसे काम करता है। जटिलता का अगला स्तर डिबगिंग कोड है जो इस तरह के आंतरिक रूप से गहनता से उपयोग करता है।

जो लोग नियमित रूप से आंतरिक का उपयोग करते हैं, वे इस तरह के एक बहुत ही उपयोगी साइट को जानते हैं - इंटेल आंतरिक गाइड । यदि आप ध्यान से देखते हैं कि यह कैसे काम करता है, तो यह नोटिस करना आसान है कि जावास्क्रिप्ट फ्रंट-एंड डेटा-3.xxxml फ़ाइल को डाउनलोड करता है, जो कि सभी इंट्रासिंक्स का विस्तार से वर्णन करता है, जिसमें मैटलैब के समान कोड होता है। (उदाहरण के लिए, जिसे मैंने पोस्ट शीर्षक में कॉपी किया था।)

लेकिन जब हम कोड को गति देने के लिए आंतरिक का उपयोग करते हैं, तो हम Matlab में नहीं, बल्कि C और C ++ में लिखते हैं! तीन महीने पहले, एक ग्राहक ने मुझसे पूछा कि क्या डीबगिंग के लिए C में वेक्टर इंट्रिंसिक्स का कार्यान्वयन है, और मैंने एक पार्सर लिखने का फैसला किया जो कि Intrinsics Guide से C. में कोड का अनुवाद करता है। यह एक लाइब्रेरी है जो लगभग सभी इंट्रिंसिक्स को लागू करता है ताकि आप चरण-दर-चरण डिबगर का उपयोग करके अंदर जा सकें या डिबग प्रिंटफ़ जोड़ें)।

उदाहरण के लिए, पोस्ट शीर्षक से एक ऑपरेशन में बदल जाता है

 for (int j = 0; j <= 15; j++) { if (k & (1 << j)) { for (int h = 0; h <= 31; h++) { int index = ((((src_vec[j] & (1 << h)) >> h) << 2) | (((a_vec[j] & (1 << h)) >> h) << 1) | ((b_vec[j] & (1 << h)) >> h)) & 0x7; dst_vec[j] = (dst_vec[j] & ~(1 << h)) | ((((imm8 & (1 << index)) >> index)) << h); } } else { dst_vec[j] = src_vec[j]; } } 

सच है, यह बहुत अधिक समझने योग्य है? सच में नहीं? खैर, मैंने एक उदाहरण के रूप में एक जटिल कार्य को चुना। आमतौर पर, जब आप आंतरिक के साथ कोड डिबग करते हैं, (उदाहरण के लिए, डीएसपी) तो आपको एल्गोरिथ्म और प्रत्येक निर्देश की विशेषताओं को ध्यान में रखना होगा। यह देखते हुए कि निर्देश लंबे वैक्टर के साथ काम करते हैं, और डीएसपी एल्गोरिदम अक्सर गंभीर गणित पर आधारित होते हैं, मेरा सिर सामना नहीं करता है - पर्याप्त अल्पकालिक स्मृति और एकाग्रता नहीं है। मुझे संदेह है कि मैं अकेला नहीं हूं - कई बार मैंने भी सोचा कि मुझे निर्देशों में एक बग मिला है। फिर, निश्चित रूप से, हर बार यह पता चला कि मैं गलत था, और यह एक नया FDIV बग खोलने के लिए काम नहीं किया। लेकिन अगर उन मामलों में मैं निर्देश के अंदर कदम डीबग कर सकता हूं, तो मुझे तुरंत समझ में आ जाएगा कि मेरे वेक्टर के घटक में ऐसी कौन सी स्थितियां हैं, जिनकी मुझे उम्मीद नहीं थी।

ग्राहकों ने मुझे बताया कि वे इस लाइब्रेरी का उपयोग AVX-512 इंट्रिंसिक्स के साथ एक लैपटॉप पर व्यक्तिगत कार्यों को डिबग करने के लिए करते हैं जो केवल AVX2 का समर्थन करता है। बेशक, इंटेल एसडीई इसके लिए बेहतर अनुकूल है - क्योंकि यह सभी अनुदेश सेटों की बेहद सटीक नकल करता है। मेरे पास इकाई परीक्षणों का एक सेट है (स्वचालित रूप से उत्पन्न भी) जो पुस्तकालय से प्रत्येक आंतरिक के लिए इसी कोडांतरक अनुदेश के निष्पादन के परिणाम के साथ अपने काम के परिणाम की तुलना करता है। जैसे-जैसे यूनिट परीक्षण होते हैं, अधिकांश काम उम्मीद के मुताबिक होते हैं। लेकिन कुछ डिबगिंग इंट्रिनिक्स एक फ्लोटिंग पॉइंट (डबल और सिंगल प्रिसिजन) दोनों हमेशा 100% सही तरीके से काम नहीं करते हैं। मैं कहूंगा कि कभी-कभी यह तरह - तरह का होता है-गणित । और अलग-अलग दौर तंत्र हैं! IEE754 में बहुत सारी सूक्ष्मताएँ हैं ...

एसडीई के बजाय अनैतिक डिबग का उपयोग करने की एक और महत्वपूर्ण विशेषता है (जो मुझे किसी भी तरह से मंजूर नहीं है, लेकिन मैं इसे रोक नहीं सकता)। यदि आप विकल्प के साथ gcc या clang संकलित करते हैं, उदाहरण के लिए, -march = nehalem , तो gcc और clang फ़ंक्शन से स्टैक पर फ़ंक्शन से 512-बिट वैक्टर वापस लौटाते हैं, और ICC अभी भी उन्हें ZMM0 पर लौटाता है। इसलिए इस मोड में Intel कंपाइलर का उपयोग नहीं किया जा सकता है। और जीसीसी के पास एक उपयोगी विकल्प है -ऑग , जो डिबगिंग के साथ-साथ अनैतिक डिबग के साथ मदद करता है।

कई आंतरिक हैं जिनकी मुख्य कार्रवाई रजिस्टर की सामग्री को बदलना है, उदाहरण के लिए, या झंडे। मैंने ऐसे निर्देशों को लागू नहीं किया। खैर, जबकि मेरा पार्सर काफी तैयार नहीं है, लगभग 10% आंतरिकता का कार्यान्वयन अभी भी गायब है।

इमिग्रीन डीबग का उपयोग करना बहुत सरल है - आपको स्रोत कोड को बदलने की आवश्यकता नहीं है, लेकिन आपको डिबग बिल्ड के मामले में इम्मिंट्रिन_एचबी के बजाय इमिग्रीन_डब्ग.एच को शामिल करने के लिए सशर्त संकलन जोड़ना होगा।

आप इसे जीथूब पर डाउनलोड कर सकते हैं।