如何正确确定Intel处理器的-march和-mtune？

我目前正在从源代码构建一个对我来说性能至关重要的软件。因此，我想对其进行优化，以便在我的特定 Intel CPU 上运行。构建过程要求我设置 -march 和 -mtune 标志。

如果在我的处理器节点上我使用

gcc -march=native -Q --help=target|grep march
gcc -mtune=native -Q --help=target|grep mtune

我在 March 中得到“core-avx2”，在 mtune 中得到“generic”。然而与

cat /proc/cpuinfo

I get:

processor   : 23
vendor_id   : GenuineIntel
cpu family  : 6
model       : 63
model name  : Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2670 v3 @ 2.30GHz
stepping    : 2
microcode   : 0x3d
cpu MHz     : 2599.993
cache size  : 30720 KB
physical id : 1
siblings    : 12
core id     : 13
cpu cores   : 12
apicid      : 58
initial apicid  : 58
fpu     : yes
fpu_exception   : yes
cpuid level : 15
wp      : yes
flags       : fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr pge mca cmov pat pse36 clflush dts acpi mmx fxsr sse sse2 ss ht tm pbe syscall nx pdpe1gb rdtscp lm constant_tsc arch_perfmon pebs bts rep_good nopl xtopology nonstop_tsc aperfmperf eagerfpu pni pclmulqdq dtes64 monitor ds_cpl vmx smx est tm2 ssse3 sdbg fma cx16 xtpr pdcm pcid dca sse4_1 sse4_2 x2apic movbe popcnt xsave avx f16c rdrand lahf_lm abm epb intel_ppin ssbd ibrs ibpb tpr_shadow vnmi flexpriority ept vpid fsgsbase tsc_adjust bmi1 avx2 smep bmi2 erms invpcid cqm xsaveopt cqm_llc cqm_occup_llc dtherm ida arat pln pts
bogomips    : 4599.35
clflush size    : 64
cache_alignment : 64
address sizes   : 46 bits physical, 48 bits virtual
power management:

访问 Intel(R) Xeon(R) CPU E5-2670 v3 @ 2.30GHz 的主页（https://ark.intel.com/content/www/de/de/ark/products/81709/intel-xeon-processor-e5-2670-v3-30m-cache-2-30-ghz.html https://ark.intel.com/content/www/de/de/ark/products/81709/intel-xeon-processor-e5-2670-v3-30m-cache-2-30-ghz.html） 我发现： 代号 -> 以前的产品 haswell

If I use

gcc -march=haswell -Q --help=target|grep march
gcc -mtune=haswell -Q --help=target|grep mtune

两者我都得到“haswell”。 那么我实际上不应该使用 haswell 作为 March 而不是 core-avx2 吗？最好的选择是什么？

顺便说一句，我在 CentOS7 上使用 GCC 4.8.5。

Thanks!

Edit:

gcc -march=native -Q --help=target | grep -- '-march=' | cut -f3

-> 核心-avx2

gcc -mtune=native -Q --help=target | grep -- '-mtune=' | cut -f3

-> 通用

在您使用的 gcc 版本中，Haswell 称为 core-avx2。其他微架构的名字也很蹩脚。例如，Ivy Bridge、Sandy Bridge 和 Westmere 分别称为 core-avx-i、corei7-avx 和 corei7。从gcc 4.9.0开始，使用微架构的实际名称，因此gcc在使用时会打印Haswellgcc -march=native -Q --help=target|grep march在 Haswell 处理器上而不是 core-avx2 上（请参阅patch https://github.com/gcc-mirror/gcc/commit/ccc305ffe28576a6215d68fe41b5070439fd1798#diff-8405b3bf1536ee327b30ec1c99cc091b).

经过时-mtune=native对于 gcc 并且主机处理器不知道您正在使用的 gcc 版本，它将适用generic调整。您的处理器型号 (63) 仅为 gcc 5.1.0 及更高版本所知（请参阅patch https://github.com/gcc-mirror/gcc/commit/1b738d4d1f0ba57a27a026cab78ace6f486e0433#diff-8405b3bf1536ee327b30ec1c99cc091b).

姓名打印部分-Q --help=target必须选择一些名字-march=native。对于太新的 CPU，GCC 无法专门识别，如果处理器支持 ADX，它将选择类似 Broadwell 的东西，或者支持主机处理器支持的最高 SIMD 扩展（最高 AVX2）的微体系结构（由cpuid).

但实际情况effect of -march=native是为了启用所有适当的-mavx -mpopcnt -mbmi2 -mcx16等等选项，全部使用单独检测cpuid。因此，出于代码生成的目的，-march=native始终适用于启用 GCC 知道如何使用的 ISA 扩展，即使它无法识别您的 CPU。

但对于设置tune选项，-march=native or -mtune=native完全失败并回落到generic当它无法准确识别您的 CPU 时。不幸的是它没有做类似的事情tune=intel对于未知的 Intel CPU。

在你的处理器上，gcc 知道它支持 AVX2，所以它assumes它是一个 Haswell 处理器（在您的 gcc 版本中称为 core-avx2），因为从 Haswell 开始支持 AVX2，但它不确定它实际上是一个 Haswell 处理器。这就是为什么它应用通用调优而不是针对 core-avx2（即 Haswell）进行调优。但在这种情况下，我认为这与调整 core-avx2 具有相同的效果，因为对于该编译器版本，只有 Haswell 支持 AVX2，并且编译器知道主机处理器支持 AVX2。但总的来说，即使它可能无法针对本机微架构进行调整-march在未知的 CPU 上被正确猜测。

（编者注：不，tune=generic不适应启用的指令集选项。它仍然是完全通用的调整，包括关心 AMD Phenom 或 Intel Sandybridge 等不支持 AVX2 的 CPU。看https://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=80568 https://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=80568 and 为什么 gcc 不将 _mm256_loadu_pd 解析为单个 vmovupd？ https://stackoverflow.com/questions/52626726/why-doesnt-gcc-resolve-mm256-loadu-pd-as-single-vmovupd.

这是一个原因why你应该使用-march=native or -march=haswell（使用足够新的 gcc），不仅仅是-mavx2 -mfma。另一个原因是你可能会忘记-mbmi2 -mpopcnt -mcx16，甚至可能忘记-mfma)