在MSVC中自动生成FMA指令

Automatically generate FMA instructions in MSVC

本文关键字：FMA 指令 自动生成 MSVC      更新时间：2023-10-16

MSVC多年来一直支持AVX/AVX2指令，根据这篇msdn博客文章，它可以自动生成融合乘加（FMA）指令。

然而，以下两个函数都没有编译为FMA指令：

float func1(float x, float y, float z)
{
    return x * y + z;
}
float func2(float x, float y, float z)
{
     return std::fma(x,y,z);
}

更糟糕的是，std:：fma并不是作为一条单一的fma指令来实现的，它的执行速度非常糟糕，比普通的x * y + z慢得多（如果实现不依赖于fma指令，那么std:：fma的性能会很差）。

我使用/arch:AVX2 /O2 /Qvec标志进行编译。用/fp:fast也试过，没有成功。

那么问题是MSVC如何被迫自动发出FMA指令呢？

更新

有一个#pragma fp_contract (on|off)，它（看起来）什么都不做。

我解决了这个长期存在的问题。

事实证明，标志/fp:fast、/arch:AVX2和/O1（或高于/O1）不足以使Visual Studio 2015模式在32位模式下发出FMA指令。您还需要使用标志/GL打开"整个程序优化"。

然后Visual Studio 2015将为生成FMA指令vfmadd213ss

float func1(float x, float y, float z)
{
    return x * y + z;
}

关于std::fma，我在Microsoft Connect上打开了一个错误。他们确认了std::fma不编译为FMA指令的行为，因为编译器不将其视为内在指令。根据他们的回应，它将在未来的更新中得到修复，以获得尽可能好的编解码器。

MSVC 2015确实为标量运算生成了fma指令，但不为向量运算生成fma指令（除非显式使用fma内在指令）。

我编译了以下代码

//foo.cpp
float mul_add(float a, float b, float c) {
    return a*b + c;
}
//MSVC cannot handle vectors as function parameters so use const references
__m256 mul_addv(__m256 const &a, __m256 const &b, __m256 const &c) {
    return _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(a, b), c);
}

带有

cl /c /O2 /arch:AVX2 /fp:fast /FA foo.cpp

在MSVC2015中，它生产了以下组件

;mul_add
vmovaps xmm3, xmm1
vfmadd213ss xmm3, xmm0, xmm2
vmovaps xmm0, xmm3

和

;mul_addv
vmovups ymm0, YMMWORD PTR [rcx]
vmulps  ymm1, ymm0, YMMWORD PTR [rdx]
vaddps  ymm0, ymm1, YMMWORD PTR [r8]
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