是否可以在 AArch64 计算机中编写执行 FMOV 指令的 Java 程序？答案

【问题标题】：Is it possible to write a Java program which executes the FMOV instruction in an AArch64 computer?是否可以在 AArch64 计算机中编写执行 FMOV 指令的 Java 程序？
【发布时间】：2020-08-13 18:40:34
【问题描述】：

根据《Arm Architecture Reference Manual Armv8, for Armv8-A architecture profile》，有一条指令FMOV (scalar, immediate)。说明“该指令将浮点立即数常量复制到 SIMD & FP 目标寄存器”。

是否可以编写一个简单的 Java 程序在 AArch64 机器上执行这条指令？另外，如何验证编写的程序是否执行特定指令？谢谢。

PS1：我正在使用 Eclipse OpenJ9 VM (https://www.eclipse.org/openj9)。
PS2：由于javap 是基于字节码的，所以这不是我想要的。我也尝试了以下命令，但无法验证指令执行-

java -Xjit:limit={<function_name>} -Xjit:verbose,vlog=<vlogfile_name> <class_name>
java -Xjit:verbose,vlog=<vlogfile_name> <class_name>

【问题讨论】：

javap -v 不会为您做任何事情：那是 Java 字节码，它根本不是特定于机器的。
您必须使用 JNI 才能使用原始指令。或者你可以稍微修改一下JVM
为什么需要这个？你想解决什么问题？
@Protik 你不能用 Java 编写像内联汇编这样的东西。您必须使用 JNI、JNA 或 Project Panama
不同的人（1，2）提出了这个不寻常的问题，这是非常了不起的。所以，这是你的家庭作业/测试作业，不是吗？如果是这样，请看一下，how to ask homework questions

标签： java jvm arm64

【解决方案1】：

阅读 armv8 规范：

浮点移动（寄存器）指令将标量浮点值从一个寄存器复制到另一个寄存器注册而不执行任何转换。一些浮点移动（寄存器）指令与 Advanced 提供的功能重叠 SIMD 指令 DUP 、 INS 和 UMOV 。但是，Arm 建议在操作时使用 FMOV 指令标量浮点数据，以避免创建依赖于可用性的标量浮点代码高级 SIMD 指令集。表 C3-64 显示了浮点移动（寄存器）指令。

规范表明，如果列出的 SIMD 指令不可用，则该指令是从浮点寄存器移动到通用寄存器的唯一方法。因此，您需要无需执行转换即可将浮点数转换为 int 的 java 代码，以及不支持 SIMD 的处理器。

在 java 中执行此操作的实际方法似乎是 Float.floatToIntBits。

在我的 JVM 安装（热点 jdk8u 森林）上，这是作为本机函数实现的。这个原生函数最终到达hotspot/src/share/vm/opto/library_call.cpp，代码如下：

case vmIntrinsics::_floatToRawIntBits:
  case vmIntrinsics::_floatToIntBits:
  case vmIntrinsics::_intBitsToFloat:
  case vmIntrinsics::_doubleToRawLongBits:
  case vmIntrinsics::_doubleToLongBits:
  case vmIntrinsics::_longBitsToDouble:         
return inline_fp_conversions(intrinsic_id());

inline_fp_conversions 的定义在同一个文件中，据我所知可以输出FMOV 指令。

值得注意的是 MoveF2INode 被发出，尽管这最终可能会调用本机代码而不是实际 JIT 处理 FMOV。

我有点矛盾，因为看起来这个问题可能是一个家庭作业问题。但是，如果这是作业发行者正在寻找的答案，那似乎是一个愚蠢的作业问题，所以我对现有的答案很好。

【讨论】：

感谢您的回答。现在我更清楚了。但是我仍然不明白如何确定该指令（或任何其他指令而不是该指令）是针对 Java 代码执行的，因为提到的链接（在 cmets 中）谈到了 Sun Hotspot JVM，这与我的情况不同。我已经在 cmets 中澄清了这个问题是否是家庭作业。我无法想象会有这样的作业问题，我可能错了。
你不能确定 FMOV 会被执行（没有调试/记录来找出实际执行的内容）。必须阅读 openj9 的源代码才能准确确定热点的不同之处。

【解决方案2】：

虽然无法确定该指令是否会在程序运行前执行，但我们可以通过 HotSpot Disassembler (hsdis) 找出执行的指令以及与简单 Java 程序的指令相关的操作码。为了获取相应的操作码，首先需要生成一个日志文件。然后，通过使用这个日志文件，需要生成一个跟踪文件来找出针对“那个”特定程序执行的操作码是什么。在这种情况下，最好只为目标函数限制跟踪文件的生成。因为否则那将是一个大文件。

一个带有这条语句的简单 Java 程序 - x = x*2.0F; 在 1000 万次循环上运行导致了这条指令的执行。

【讨论】：