При работе с инструкциями расширений SSE/AVX нам может потребоваться сохранить значения регистров XMM/YMM. Рассмотрим на примере программы на Linux сохранение первых 6 регистров XMM/YMM:
global _start
section .data
AVXSupport equ 0x10000000 ; проверяем бит 28
section .text
_start:
mov rax, 22
movq xmm0, rax ; для теста помещаем некоторое число в xmm0
; Резервируем в стеке место для регистров AVX/SSE
; Для 6 регистров SSE необходимо только 96 байт
; Для 6 регистров AVX 196 байт
; Выделяем одно пространство для двух типов расширений - 196 байт
; Тогда SSE просто игнорируют дополнительные 64 байта
sub rsp, 192
; Определяем, доступны ли расширения AVX и соответственно регистры YMM
mov rax, 1
cpuid
and ecx, AVXSupport ; проверяем на поддержку AVX бит 28
jnz saveAVX ; если AVX доступно, переходим к метке preserveAVX
; Если поддержка расширений AVX отсутствует, сохраняет состояние регистров XMM0-XMM5
movdqu [rsp + 0], xmm0
movdqu [rsp + 16], xmm1
movdqu [rsp + 32], xmm2
movdqu [rsp + 48], xmm3
movdqu [rsp + 64], xmm4
movdqu [rsp + 80], xmm5
jmp afterSave
; сохраняем состояние регистров YMM0-YMM5
saveAVX:
vmovdqu [rsp + 0], ymm0
vmovdqu [rsp + 32], ymm1
vmovdqu [rsp + 64], ymm2
vmovdqu [rsp + 96], ymm3
vmovdqu [rsp + 128], ymm4
vmovdqu [rsp + 160], ymm5
afterSave: ; здесь какие-нибудь действия в программе
mov rax, 15 ; например, поместим в регистр RAX какое-нибудь число
movq xmm0, rax ; и из регистра rax в xmm0, чтобы он изменился
; восстанавливаем значения регистров - в регистре ECX по прежнему значение для AVXSupport
; можно его использовать, чтобы заново не вызывать инструкцию cpuid
and ecx, AVXSupport ; проверяем на поддержку AVX бит 28
jnz restoreAVX ; если AVX доступно, переходим к метке restoreAVX
; если не доступно AVX, восстанавливаем регистры XMM
movdqu xmm0, [rsp]
movdqu xmm1, [rsp + 16]
movdqu xmm2, [rsp + 32]
movdqu xmm3, [rsp + 48]
movdqu xmm4, [rsp + 64]
movdqu xmm5, [rsp + 80]
jmp exit
; восстанавливаем регистры YMM
restoreAVX:
vmovdqu ymm0, [rsp + 0]
vmovdqu ymm1, [rsp + 32]
vmovdqu ymm2, [rsp + 64]
vmovdqu ymm3, [rsp + 96]
vmovdqu ymm4, [rsp + 128]
vmovdqu ymm5, [rsp + 160]
exit:
add rsp, 192
movq rdi, xmm0 ; проверяем восстановленное значение - должно быть число 22
mov rax, 60
syscall
Как и в общем случае, проблема может заключаться в том, что мы можем не знать точно, какие именно расширения поддерживаются на текущей машине. Поэтому сначала с помощью инструкции
cpuid проверяем наличие поддержки регистров YMM. Для этого к результату инструкции в регистре ECX применяем маску AVXSupport, которая выявляет установку 28 бита (который собственно и
говорит о поддержке AVX):
mov rax, 1 cpuid and ecx, AVXSupport ; проверяем на поддержку AVX бит 28 jnz saveAVX
Если бит установлен, соответственно после выполнения инструкции AND результат ненулевой, то переходим к метке saveAVX для сохранения состояния регистров YMM. Если бит не установлен, то сохраняем регистры XMM.
Для сохранения 6 регистров XMM нужно 16 байт * 6 = 96 байт. На сохранение 6 регистров YMM - 196 байт. В данном случае для простоты для обоих типов регистров в стеке выделяется 196 байт. Затем последовательно сохраняем регистры:
; Если поддержка расширений AVX отсутствует, сохраняет состояние регистров XMM0-XMM5
movdqu [rsp + 0], xmm0
movdqu [rsp + 16], xmm1
movdqu [rsp + 32], xmm2
movdqu [rsp + 48], xmm3
movdqu [rsp + 64], xmm4
movdqu [rsp + 80], xmm5
jmp afterSave
; сохраняем состояние регистров YMM0-YMM5
saveAVX:
vmovdqu [rsp + 0], ymm0
vmovdqu [rsp + 32], ymm1
vmovdqu [rsp + 64], ymm2
vmovdqu [rsp + 96], ymm3
vmovdqu [rsp + 128], ymm4
vmovdqu [rsp + 160], ymm5
При завершении программы аналогично восстанавливаем регистры.
Аналогичная программа на Windows:
global _start
section .data
AVXSupport equ 0x10000000 ; проверяем бит 28
section .text
_start:
mov rax, 22
movq xmm0, rax ; для теста помещаем некоторое число в xmm0
; Резервируем в стеке место для регистров AVX/SSE
; Для 6 регистров SSE необходимо только 96 байт
; Для 6 регистров AVX 196 байт
; Выделяем одно пространство для двух типов расширений - 196 байт
; Тогда SSE просто игнорируют дополнительные 64 байта
sub rsp, 192
; Определяем, доступны ли расширения AVX и соответственно регистры YMM
mov rax, 1
cpuid
and ecx, AVXSupport ; проверяем на поддержку AVX бит 28
jnz saveAVX ; если AVX доступно, переходим к метке preserveAVX
; Если поддержка расширений AVX отсутствует, сохраняет состояние регистров XMM0-XMM5
movdqu [rsp + 0], xmm0
movdqu [rsp + 16], xmm1
movdqu [rsp + 32], xmm2
movdqu [rsp + 48], xmm3
movdqu [rsp + 64], xmm4
movdqu [rsp + 80], xmm5
jmp afterSave
; сохраняем состояние регистров YMM0-YMM5
saveAVX:
vmovdqu [rsp + 0], ymm0
vmovdqu [rsp + 32], ymm1
vmovdqu [rsp + 64], ymm2
vmovdqu [rsp + 96], ymm3
vmovdqu [rsp + 128], ymm4
vmovdqu [rsp + 160], ymm5
afterSave: ; здесь какие-нибудь действия в программе
mov rax, 15 ; например, поместим в регистр RAX какое-нибудь число
movq xmm0, rax ; и из регистра rax в xmm0, чтобы он изменился
; восстанавливаем значения регистров - в регистре ECX по прежнему значение для AVXSupport
; можно его использовать, чтобы заново не вызывать инструкцию cpuid
and ecx, AVXSupport ; проверяем на поддержку AVX бит 28
jnz restoreAVX ; если AVX доступно, переходим к метке restoreAVX
; если не доступно AVX, восстанавливаем регистры XMM
movdqu xmm0, [rsp]
movdqu xmm1, [rsp + 16]
movdqu xmm2, [rsp + 32]
movdqu xmm3, [rsp + 48]
movdqu xmm4, [rsp + 64]
movdqu xmm5, [rsp + 80]
jmp exit
; восстанавливаем регистры YMM
restoreAVX:
vmovdqu ymm0, [rsp + 0]
vmovdqu ymm1, [rsp + 32]
vmovdqu ymm2, [rsp + 64]
vmovdqu ymm3, [rsp + 96]
vmovdqu ymm4, [rsp + 128]
vmovdqu ymm5, [rsp + 160]
exit:
add rsp, 192
movq rax, xmm0 ; проверяем восстановленное значение - должно быть число 22
ret