avril 13, 2024

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Qu’est-ce que x86-64-v3 ?  Comprendre les niveaux de microarchitecture x86-64

Qu’est-ce que x86-64-v3 ? Comprendre les niveaux de microarchitecture x86-64

Le terme x86-64v3 est une fois de plus un sujet de discussion pour les utilisateurs de Linux, suscitant curiosité et questions sur sa pertinence pour la plateforme. Mais qu’est-ce que c’est, pourquoi Linux est-il important et de quoi s’agit-il ? Découvrez ci-dessous tout ce que vous devez savoir sur x86-64v3.

Un bref aperçu de l’histoire de la microarchitecture

L'histoire du jeu d'instructions x86 a commencé il y a environ 39 ans avec l'introduction de l'Intel 80386, communément appelé 386. Ce fut un moment charnière dans l'histoire de l'informatique de bureau et de serveur moderne. Lancé en 1985, le 386 était le premier processeur 32 bits d'Intel et était équipé d'un module de gestion complète de la mémoire, lui permettant d'exécuter des systèmes d'exploitation utilisant de la mémoire virtuelle. Cependant, le développement de la technologie x86 ne s'est pas arrêté au 386. Au fil du temps, cette ancienne puce, sa microarchitecture et ses instructions ont progressivement disparu. Debian Linux a interrompu la prise en charge de 386 en 2005 et l'a entièrement supprimé en 2007. Le noyau Linux a emboîté le pas en 2012, bien que Linux ait été initialement développé sur des machines 386 et 486.

Les 586, 686, etc. suivirent leurs prédécesseurs, qui furent plus tard appelés Pentium, Pentium II, etc. Chaque nouvelle version introduisait des instructions supplémentaires pour le jeu d'instructions x86 et de nouvelles extensions telles que MMX et SSE. Finalement, les systèmes d'exploitation populaires ont commencé à supprimer complètement la prise en charge du format x86 32 bits, ouvrant ainsi la voie à l'ère du 64 bits. Par exemple, Windows 11 est exclusivement en 64 bits, Ubuntu a cessé de prendre en charge les PC 32 bits en 2018 et macOS est passé entièrement en 64 bits en 2011.

La version x86-64v3 ajoute principalement AVX2, MOVBE, FMA et quelques instructions supplémentaires de traitement des bits.

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Cependant, l’avènement de l’ère 64 bits ne signifie pas la fin du progrès pour le x86. La première avancée ici a été l'introduction du jeu d'instructions de base AMD64 x86-64 avec MMX, SSE et SSE2. Celui-ci était principalement utilisé par la famille de processeurs AMD K8 de 2003 et garantissait la compatibilité avec les premiers processeurs EMT64T – les processeurs Intel 64 bits. En bref, les processeurs AMD ont été les premiers à être commercialisés avec un système 64 bits et ont défini l'architecture x86-64 bits.

La prochaine évolution de ce jeu d'instructions de base est appelée x86-64v2, qui comprend SSE3, SSE4.1 et SSE4.2. Cela correspond aux principaux processeurs d'environ 2008 à 2011, tels que l'AMD Bulldozer et l'Intel Nehalem. Depuis mai 2023, Red Hat Enterprise Linux 9 ne prend plus en charge les anciens processeurs x86-64 bits et nécessite à la place la prise en charge des processeurs x86-64v2. openSUSE Tumbleweed a également commencé à passer à l'exigence de processeurs version 2 fin 2023. SUSE Linux Enterprise Server recommande la version 2 pour des performances optimales et pourrait cesser de prendre en charge les processeurs plus anciens à l'avenir.

Qu’est-ce que x86-64v3 ?

Oliver Cragg/Autorité Android

La version x86-64v3 ajoute principalement des instructions vectorielles jusqu'à AVX2, MOVBE, FMA et quelques instructions supplémentaires de traitement de bits. AVX2, également connu sous le nom d'instructions Haswell, étend le jeu d'instructions AVX d'origine fourni dans la microarchitecture Haswell d'Intel. Les instructions MOVBE permettent une commutation rapide entre le matériel petit et grand en échangeant les octets lors de la lecture de la mémoire ou lors de l'écriture dans la mémoire. L'instruction FMA (Fused Multiplication and Addition) combine multiplication et addition en une seule opération qui calcule le résultat moyen avec une précision limitée. Ceci est particulièrement utile pour les jeux, les opérations matricielles et les applications de réseaux neuronaux.

x86v3 a été implémenté pour la première fois dans les processeurs Intel Haswell de première génération en 2013, et AMD l'a implémenté en 2015 à l'aide de la microarchitecture Excavator. Cependant, la gamme de produits Intel Atom a ajouté la prise en charge de la v3 uniquement avec la microarchitecture Gracemont en 2021. Malgré cela, Intel a continué à sortir des processeurs Atom sans AVX ou AVX2, y compris la gamme Parker Ridge en 2022 et certaines variantes Elkhart Lake en 2023.

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C'est pourquoi la version 3 a mis du temps à devenir la nouvelle référence, car tous les processeurs Intel ne la prennent pas en charge, ce qui rend sa mission problématique. Cependant, ce sont des processeurs Atom et non des processeurs de serveur. Par conséquent, la prise en charge de la version 3 n'est pas garantie et doit être vérifiée pour chaque processeur spécifique. Il convient également de noter qu'il existe une version x86-64v4 introduite avec les plates-formes Intel Skylake et AMD Zen 4, qui ajoute AVX-512.

Pour tester si votre processeur est équipé de x86-64, utilisez le outil de niveau x86-64 Disponible sur GitHub ou la commande ld-linux sur Ubuntu dans d'autres distributions. Voici un exemple de chaîne pour Ubuntu :

/usr/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 --help

Cela fournira une liste et indiquera s'il prend en charge les versions v2, v3 et v4.

Pourquoi tout le monde parle de x86-64v3 ?

Edgar Cervantes / Autorité Android

Le buzz est principalement dû à Red Hat Linux Entreprise Linux 10 Passez à la ligne de base v3. Gentoo Il propose désormais des packages v3 et des versions d'essai sont disponibles Serveur Ubuntu En utilisant la v3. Cela signifie essentiellement que lorsqu'ils le compilent, ils utilisent les indicateurs de compilateur corrects pour garantir qu'AVX2 peut être utilisé si nécessaire, mais cela nécessite une prise en charge matérielle. Différentes distributions Linux offriront ce support à différentes étapes. Par exemple, Système d'exploitation Nix Il passera à la version 2 en 2024 puis à la version 3 d'ici 2027.

Les comparaisons des distributions Linux compilées avec la version de base ou la version 2 avec celles avec la version 3 montrent des résultats de performances différents. Dans certains cas, il y a une augmentation des performances, tandis que dans d’autres cas, il y a une diminution des performances. Il s'agit d'une technologie mature en termes d'indicateurs du compilateur et de code produit par le compilateur pour différents cas d'utilisation.

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Ce n’est pas parce qu’une distribution nécessite un certain niveau de microarchitecture que Linux lui-même le fait.

Cependant, il est important de noter que ce n’est pas parce qu’une distribution nécessite un certain niveau de microarchitecture que Linux lui-même le fait. Par exemple, les distributions Linux 32 bits sont toujours disponibles aujourd'hui. Par conséquent, vous pouvez toujours trouver une version d’une distribution Linux adaptée à votre matériel spécifique, surtout si vous possédez un ordinateur plus ancien. L'accent est mis ici sur ce que font les distributions principales et les plus populaires. Bien sûr, si le noyau Linux abandonnait le support d'un certain niveau de microarchitecture comme il l'a fait avec le 386, ce serait une autre histoire. Cependant, nous n’en sommes pas encore là.

Enfin, cela ne s'applique qu'aux processeurs de bureau x86 64 bits d'Intel ou d'AMD. Cela ne s'applique pas, par exemple, aux processeurs Arm que vous pourriez trouver dans un Raspberry Pi ou dans votre smartphone. De plus, Windows 11 a déjà forcé l'utilisation de processeurs modernes, nécessitant un processeur Intel Core ou Zen 2 de 8e génération pour exécuter officiellement Windows 11.