Заголовочные файлы для встроенных функций x86 SIMD

Какие файлы заголовков предоставляют встроенные функции для различных расширений набора инструкций SIMD x86 (MMX, SSE, AVX, ...)? В сети такой список найти невозможно. Поправьте меня если я ошибаюсь.

В наши дни вы обычно должны просто включать <immintrin.h> . Он включает в себя все.

GCC и clang остановят вас от использования встроенных функций для инструкций, которые вы не включили во время компиляции (например, с помощью -march=nativeили-mavx2 -mbmi2 -mpopcnt -mfma -mcx16 -mtune=znver1 или что-то еще.)

MSVC и ICC позволят вам использовать встроенные функции без включения чего-либо во время компиляции, но вы все равно должны включить AVX перед использованием встроенных функций AVX.

Исторически (до того, как immintrin.hвтягивать все) вам приходилось вручную включать заголовок для самого высокого уровня встроенных функций, который вы хотели.

Это все еще может быть полезно с MSVC и ICC, чтобы вы не могли использовать наборы инструкций, которые вам не нужны.

<mmintrin.h>  MMX
<xmmintrin.h> SSE
<emmintrin.h> SSE2
<pmmintrin.h> SSE3
<tmmintrin.h> SSSE3
<smmintrin.h> SSE4.1
<nmmintrin.h> SSE4.2
<ammintrin.h> SSE4A
<wmmintrin.h> AES
<immintrin.h> AVX, AVX2, FMA

Включение одного из этих подтягиваний во все предыдущие (кроме SSE4A только для AMD: immintrin.hэто не задействует)

Некоторые компиляторы также есть <zmmintrin.h>для AVX512.

В GCC / clang, если вы используете только

#include <x86intrin.h>

он будет включать все заголовки SSE / AVX, которые включены в соответствии с переключателями компилятора, например, -march=haswellили просто -march=native. Кроме того, некоторые инструкции для x86, такие как bswapили rorстановятся доступными как встроенные.

Эквивалент этого заголовка в MSVC <intrin.h>

Если вам просто нужен портативный SIMD, используйте #include <immintrin.h>

MSVC, ICC и gcc / clang (и другие компиляторы, вроде Sun, я думаю) поддерживают этот заголовок для встроенных функций SIMD, задокументированных единственным встроенным средством поиска / поиска Intel: https://software.intel.com/sites/landingpage/IntrinsicsGuide /

Имя заголовка зависит от вашего компилятора и целевой архитектуры.

• Для Microsoft C ++ (для x86, x86-64 или ARM) и компилятора Intel C / C ++ для Windows используйте intrin.h
• Для gcc / clang / icc таргетинга x86 / x86-64 используйте x86intrin.h
• Для gcc / clang / armcc нацеливания на ARM с использованием NEON arm_neon.h
• Для gcc / clang / armcc таргетинга на ARM с использованием WMMX mmintrin.h
• Для gcc / clang / xlcc, нацеленного на PowerPC с VMX (он же Altivec) и / или VSX, используйте altivec.h
• Для gcc / clang нацеливания на PowerPC с использованием SPE spe.h

Вы можете справиться со всеми этими случаями с помощью условных директив предварительной обработки:

#if defined(_MSC_VER)
     /* Microsoft C/C++-compatible compiler */
     #include <intrin.h>
#elif defined(__GNUC__) && (defined(__x86_64__) || defined(__i386__))
     /* GCC-compatible compiler, targeting x86/x86-64 */
     #include <x86intrin.h>
#elif defined(__GNUC__) && defined(__ARM_NEON__)
     /* GCC-compatible compiler, targeting ARM with NEON */
     #include <arm_neon.h>
#elif defined(__GNUC__) && defined(__IWMMXT__)
     /* GCC-compatible compiler, targeting ARM with WMMX */
     #include <mmintrin.h>
#elif (defined(__GNUC__) || defined(__xlC__)) && (defined(__VEC__) || defined(__ALTIVEC__))
     /* XLC or GCC-compatible compiler, targeting PowerPC with VMX/VSX */
     #include <altivec.h>
#elif defined(__GNUC__) && defined(__SPE__)
     /* GCC-compatible compiler, targeting PowerPC with SPE */
     #include <spe.h>
#endif

С этой страницы

+----------------+------------------------------------------------------------------------------------------+
|     Header     |                                         Purpose                                          |
+----------------+------------------------------------------------------------------------------------------+
| x86intrin.h    | Everything, including non-vector x86 instructions like _rdtsc().                         |
| mmintrin.h     | MMX (Pentium MMX!)                                                                       |
| mm3dnow.h      | 3dnow! (K6-2) (deprecated)                                                               |
| xmmintrin.h    | SSE + MMX (Pentium 3, Athlon XP)                                                         |
| emmintrin.h    | SSE2 + SSE + MMX (Pentium 4, Athlon 64)                                                  |
| pmmintrin.h    | SSE3 + SSE2 + SSE + MMX (Pentium 4 Prescott, Athlon 64 San Diego)                        |
| tmmintrin.h    | SSSE3 + SSE3 + SSE2 + SSE + MMX (Core 2, Bulldozer)                                      |
| popcntintrin.h | POPCNT (Nehalem (Core i7), Phenom)                                                       |
| ammintrin.h    | SSE4A + SSE3 + SSE2 + SSE + MMX (AMD-only, starting with Phenom)                         |
| smmintrin.h    | SSE4_1 + SSSE3 + SSE3 + SSE2 + SSE + MMX (Penryn, Bulldozer)                             |
| nmmintrin.h    | SSE4_2 + SSE4_1 + SSSE3 + SSE3 + SSE2 + SSE + MMX (Nehalem (aka Core i7), Bulldozer)     |
| wmmintrin.h    | AES (Core i7 Westmere, Bulldozer)                                                        |
| immintrin.h    | AVX, AVX2, AVX512, all SSE+MMX (except SSE4A and XOP), popcnt, BMI/BMI2, FMA             |
+----------------+------------------------------------------------------------------------------------------+

В общем, вы можете просто включить, immintrin.hчтобы получить все расширения Intel, или, x86intrin.hесли хотите, все, включая _bit_scan_forwardи _rdtsc, а также все векторные встроенные функции включают только AMD. Если вы против того, чтобы включать больше, что вам действительно нужно, вы можете выбрать правильное включение, посмотрев на таблицу.

x86intrin.h- рекомендуемый способ получить встроенные функции для AMD XOP (только Bulldozer, даже не будущие процессоры AMD) вместо того, чтобы иметь собственный заголовок.

Некоторые компиляторы по-прежнему будут генерировать сообщения об ошибках, если вы используете встроенные функции для наборов инструкций, которые вы не включили (например, _mm_fmadd_psбез включения fma, даже если вы включаете immintrin.hи включаете AVX2).

Поскольку многие ответов и комментарии заявили, <x86intrin.h>является всеобъемлющим заголовком для x86 [-64] SIMD встроенных функций . Он также предоставляет инструкции по внутренней поддержке других расширений ISA. ,, и все на этом остановились. Мне нужно было покопаться в версиях, поддерживающих заголовок, и подумал, что было бы полезно перечислить некоторые выводы ...gccclangicc

• gcc : поддержка x86intrin.hвпервые появляется в gcc-4.5.0. Эта gcc-4серия релизов больше не поддерживается, в то время gcc-6.xкак это текущая стабильная серия релизов. gcc-5также представил __has_includeрасширение, присутствующее во всех clang-3.xвыпусках. gcc-7находится в предварительном выпуске (регрессионное тестирование и т. д.) и в соответствии с текущей схемой управления версиями будет выпущен как gcc-7.1.0.
  
  

• clang : x86intrin.hпохоже, поддерживался для всех clang-3.xвыпусков. Последний стабильный выпуск - это clang (LLVM) 3.9.1. Ветка разработки есть clang (LLVM) 5.0.0. Непонятно, что случилось с 4.xсериалом.
  
  

• Apple лязгнула : досадно, что версия Apple не совпадает с версией LLVMпроектов. Тем не менее, текущий выпуск:, clang-800.0.42.1основан на LLVM 3.9.0. Первая LLVM 3.0базовая версия, похоже, Apple clang 2.1вернулась Xcode 4.1. LLVM 3.1сначала появляется с Apple clang 3.1(числовое совпадение) в Xcode 4.3.3.
  
  Apple , также определяет , __apple_build_version__например, 8000042. Похоже, это наиболее стабильная из доступных схем управления версиями строго по возрастанию. Если вы не хотите поддерживать устаревшие компиляторы, сделайте одно из этих значений минимальным требованием.
  
  

clangСледовательно, любая последняя версия , включая версии Apple, не должна иметь проблем с x86intrin.h. Конечно, наряду с этим gcc-5всегда можно использовать следующее:

#if defined (__has_include) && (__has_include(<x86intrin.h>))
#include <x86intrin.h>
#else
#error "upgrade your compiler. it's free..."
#endif

Один трюк, на который нельзя положиться, - это использование __GNUC__версий clang. Версионирование по историческим причинам застряло 4.2.1. Версия, предшествующая x86intrin.hзаголовку. Иногда это полезно, скажем, для простых расширений GNU C, которые остались обратно совместимыми.

• icc : насколько я могу судить, x86intrin.hзаголовок поддерживается как минимум с Intel C ++ 16.0. Тестовая версия может быть выполнена с: #if (__INTEL_COMPILER >= 1600). Эта версия (и, возможно, более ранние версии) также обеспечивает поддержку __has_includeрасширения.
  
  

• MSVC : Похоже, что MSVC++ 12.0 (Visual Studio 2013)это первая версия, которая предоставляет intrin.hзаголовок - нет x86intrin.h ... это предполагает: #if (_MSC_VER >= 1800)как тест версии. Конечно, если вы пытаетесь написать код, который переносится на все эти разные компиляторы, имя заголовка на этой платформе будет наименьшей из ваших проблем.