使用SIGILL与CPU探测进行AVX功能检测

Question

我试图确定一种检测英特尔和AMD处理器上AVX和AVX2可用性的有效方法。在阅读英特尔软件开发人员手册，第I卷（使用XSAVE功能集管理状态，第310页）时，我更加惊讶地发现它更接近SSE和XSAVE ）。

英特尔在{{3}}发布了一些用于检测AVX可用性的代码。代码如下所示，并且不会太痛苦。问题是，Visual Studio是一个痛点，因为我们需要将代码从C / C ++文件中移出到X64的ASM文件中。

其他人似乎采用SIGILL方法来检测AVX可用性。或者他们无意中使用SIGILL方法。例如，请参阅{{3}}。

我的问题是，使用SIGILL方法检测AVX可用性是否安全？这里，＆＃34; safe＆＃34; 表示当CPU和OS支持AVX时，AVX指令不生成SIGILL;否则会生成SIGILL。

以下代码适用于32位计算机及其来自英特尔博客{{3}}。令我担心的是操纵控制寄存器。读取和写入某些X86和ARM控制寄存器有时需要超级用户/管理员权限。这是我更喜欢SIGILL（并避免控制寄存器）的原因。

; int isAvxSupported();
isAvxSupported proc

  xor eax, eax
  cpuid
  cmp eax, 1           ; does CPUID support eax = 1?
  jb not_supported

  mov eax, 1
  cpuid
  and ecx, 018000000h  ; check 27 bit (OS uses XSAVE/XRSTOR)
  cmp ecx, 018000000h  ; and 28       (AVX supported by CPU)
  jne not_supported

  xor ecx, ecx         ; XFEATURE_ENABLED_MASK/XCR0 register number = 0
  xgetbv               ; XFEATURE_ENABLED_MASK register is in edx:eax
  and eax, 110b
  cmp eax, 110b        ; check the AVX registers restore at context switch
  jne not_supported

supported:
  mov eax, 1
  ret

not_supported:
  xor eax, eax
  ret

isAvxSupported endp

Answer 1

首先是一点理论。

为了使用AVX指令集，必须满足几个条件：

1. .gitignore必须为1.
   该标志由OS设置，以向处理器发出信号，表明它支持CR4.OSXSAVE[bit 18]扩展 xsave扩展是保存AVX状态的唯一方法（xsave不保存fxsave寄存器），因此操作系统必须支持它们。

2. ymm和XCR0.SSE[bit 1]必须为1.
   这些标志由操作系统设置，以通知处理器它支持保存和恢复SSE和AVX状态（通过XCR0.AVX[bit 2]）。

3. xsave
   当然，处理器必须首先支持AVX扩展。

所有这些寄存器都是用户模式可读的，但适用于CPUID.1:ECX.AVX[bit 28] = 1 幸运的是，位CR4反映在CR4.OSXSAVE中，因此所有信息都是用户模式可访问的。 没有特权指示。

要使用AVX扩展程序，必须同时提供硬件（CPUID.1:ECX.OSXSAVE[bit 27]和CPUID.1:ECX.AVX）和操作系统（CPUID.1:ECX.XSAVE，CPUID.1:ECX.OSXSAVE和XCR0.SSE）支持。
由于OS仅在存在硬件支持的情况下发出对XCR0.AVX的支持信号，因此测试前者就足够了 对于AVX扩展，仍建议测试xsave，因为即使不支持AVX，操作系统也可能设置CPUID.1:ECX.AVX。

这导致英特尔官方强烈推荐的算法：



与您发布的完全相同。

捕获异常以检测对AVX扩展的支持也将被授予您可以保证捕获的异常是 #UD 。
例如，通过执行XCR0.AVX，唯一可能的例外是 #UD 和 #NM 。 第一个只在以下情况下抛出：

  

如果XCR0 [2：1]≠'11b'   如果CR4.OSXSAVE [bit 18] = 0   如果CPUID.01H.ECX.AVX [bit 28] = 0   如果VEX.vvvv≠1111B。

因此，除非您的汇编程序/编译器损坏，否则它完全等同于开头所述的条件。

后者被抛出作为保存AVX状态的优化，因此，它不会被操作系统暴露给用户模式程序。

因此，在vzeroall或类似内容上抓取SIGILL也可以。