什么 CPU 状态对英特尔 FPU 和 SSE 性能有影响？答案

【问题标题】：What CPU state has an effect on intel FPU and SSE performance?什么 CPU 状态对英特尔 FPU 和 SSE 性能有影响？
【发布时间】：2017-05-08 13:30:16
【问题描述】：

在尝试追踪 performance issue 时，我最终寻找了有关哪些信息会对 x87 和 SSE 指令的性能产生影响的信息。我发现这些信息非常难以追踪，因为它往往隐藏在大型英特尔 PDF 中，或者有时在没有太多解释的情况下在 3rd 方网站上提及。

这个问题是关于控制字、位、模式、特定数据（例如非规范化）等等。它与内存带宽、缓存、页表、对齐或任何其他与内存相关的东西无关。我会用我目前找到的基本列表来回答，但请随时添加更多细节或我不知道的新状态。

【问题讨论】：

被操作的值怎么样，应该放在“这个问题的目的”列表中吗？这不是状态，但也不是其他任何东西。
@harold 是的。我将编辑问题。
不幸的是，在现代乱序处理器中存在大量隐式内部执行状态会影响性能，通常仅以一般术语记录。因此，例如，当浮点运算的 SSE 寄存器结果被传输到不同的执行端口以供整数指令处理时，您可能会遇到停顿。无论如何，我怀疑通过提供特定性能问题的详细信息来解决问题可能会更好。
Markus Wittmann、Thomas Zeiser、Georg Hager 和 Gerhard Wellein，“关于当前 x86-64 架构上的浮点运算成本的简短说明：反规范、上溢、下溢和除零”，ArXiv手稿，2015 年 6 月 (online)
Marc Andrysco、David Kohlbrenner、Keaton Mowery、Ranjit Jhala、Sorin Lerner 和 Hovav Shacham，“论次正常浮点和异常时序”，IEEE 安全和隐私研讨会，2015 年 5 月，第 623-639 页 (online)

【解决方案1】：

到目前为止，我发现：

FPU 控制世界 (FCW)。这有一个影响某些操作速度的精度字段。据我所知，它几乎已过时，因为它只影响 x87 指令。
MXCSR 寄存器。这会通过 DAZ（非正规数为零）和 FTZ（清零）位影响 SSE 数学。使用非正规的计算速度较慢。
AVX 寄存器上部的状态。用 vzeroupper 指令清零。英特尔论坛上有一个非常技术性的讨论：Software consequences of extending XMM to YMM

【讨论】：

FCW 中的精度应该只加快 updivision 和 sqrt，而不是 mul/add/sub。搜索D3DCREATE_FPU_PRESERVE in Bruce Dawson's Intermediate Floating-Point Precision article。 Agner Fog 还列出了具有 SSE mul/add/sub 的标准化浮点数的常数时间。
SSE/AVX 不会被 Inf 或 NaN 减慢。 x87 can be.