VC++ 2013 을 사용 할 경우 실행환경을 정확히 확인해야할 경우가 있습니다.

by Lyn posted Oct 08, 2014
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오늘 같은 MS VC++ MVP이신 유영천 님께서 개인 프로젝트로 출시하신 Project D Online(Steam에서 즐기실 수 있습니다)에 재밋는 이슈가 발생하였습니다.

바로 vmovd eax,xmm0 명령어에서 illegal instruction 오류를 내면서 크래시가 난다는건데요, 원인분석의 결과를 한번 공유해 보겠습니다.


인텔에서는 2011년 새로운 SIMD 명령어인 AVX를 지원하는 CPU를 출시 하였고, 당연히 그 이후 각 컴파일러들은 해당 명령어에 대한 지원을 시작하엿고 당연히 현재 최신의 MS C++ 컴파일러인 VC++2013버전에서는 2011년에 출시된 AVX 명령어를 지원 하고 있습니다.


AVX를 지원하는 CPU는 아래와 같습니다. 출처는 영문판 위키입니다

원본 : http://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Vector_Extensions

 


인텔은 샌디브릿지 이상, AMD는 불도저 이상이군요. 저도 하스웰-E 가지고싶습니다...


VC++2013의 intrin.h에는 각 어셈명령어와 매칭되는 함수들과 타입이 제공 되고, dvec.h 에는 2개의 클래스 F32vec8과 F64vec4가 제공됩니다.
각각 단정밀도 8개, 배정밀도 4개를 동시에 계산할 수 있는 클래스인데요


극히 간단한 샘플 코드를 돌려 보겠습니다


#include <cstdio>
#include <dvec.h>

int main()
{	
	F32vec8 A(1.1f, 2.1f, 3.1f, 4.1f, 5.1f, 6.1f, 7.1f, 8.1f);
	F32vec8 B(1.1f, 2.1f, 3.1f, 4.1f, 5.1f, 6.1f, 7.1f, 8.1f);		
	
	A += B;

	printf("%f %f %f %f %f %f %f %f", A[0], A[1], A[2], A[3], A[4], A[5], A[6], A[7]);
		
	return 0;
}


아래와 같은 경고가 발생하는데, 뭐 일단 여기에선 무시해도 상관 없고, 빌드 옵션에 추가해도 상관 없습니다.
어차피 바이너리엔 영향 없으니까요.


01.png


그럼 위 코드는 어떤 바이너리를 만들어 낼까요?

02.png


대충 이와 같습니다.
v 로 시작하는 명령어들이 AVX명령어 들인데 8개의 float += 연산을 단 한줄로 끝내는것을 볼 수 있습니다.


하지만 세상엔 똥컴(.....) 을 쓰시는분들이 참 많고 당연히 AVX를 지원하지 않는 CPU에서도 프로그램을 돌려야할 경우가 있습니다. 하지만 그렇게 되면 최적화를 상당부분 포기하게 되죠. java나 .net 처럼 JIT 을 지원하는 환경이라면 처음 실행할때 가상머신이 CPU 를 확인해서 최적의 명령어셋으로 만들어 내겠지만(이게 닷넷, 자바의 속도가 간혹 C보다 빨라지는 이유중 하나이기도 합니다) 미리 다 바이너리로 만들어져 있는 Native Application 들은 이런 방법이 불가능 합니다. 

그래서 자주 쓰는 방법은, 미리 CPU 종류별로 다 코드를 컴파일 해 두고, 실행할때 CPU가 지원하는 최적의 명령어를 실행하도록 분기하는거죠... 실제로 극한의 속도를 요하는 라이브러리 (Intel IPP 등) 에서는 당연하다시피 쓰이고 있는 방식이고, 일반적인 라이브러리를 만들때도 쓰이는 경우가 있습니다. 혹시 리눅스에 관심있으신분이라면 최근버전의 리눅스 커널에서 아주 오래된 CPU의 지원이 조금씩 끊기고 있다는것을 아실 수 있는데, 이게 특정 이상의 명령어 셋을 기본적으로 사용하겟다는 의미이기도 합니다.


네 중요한건 바로 여기에 있습니다. VS2013은 내부적 라이브러리에 AVX코드를 생성해서 쓰는 경우가 있다는것이고, cpu의 명령어 셋을 체크 한 후에 쓰기때문에 실행엔 문제가 없어야 합니다만... 현재 명령어 셋을 체크하는것은 cpu만이 아닙니다. 각종 코드 보안 관련 기능에 사용하기 위해 OS도 명령어를 체크하지요.
아래 내용은 역시 영문위키에서 가져왔습니다.... 일일히 찾기귀찮아서


원본 : http://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Vector_Extensions

  • Apple OS X: Support for AVX added in 10.6.8 (Snow Leopard) update[13] released on June 23, 2011.
  • Linux: supported since kernel version 2.6.30,[14] released on June 9, 2009.[15]
  • Windows: supported in Windows 7 SP1 and Windows Server 2008 R2 SP1,[16] Windows 8
  • Windows Server 2008 R2 SP1 with Hyper-V requires a hotfix to support AMD AVX (Opteron 6200 and 4200 series) processors, KB2568088
  • FreeBSD in a patch submitted on 21 January 2012,[17] which was included in the 9.1 stable release[18]
  • DragonFly BSD added support in early 2013.
  • Solaris 10 Update 10 and Solaris 11

  • 리눅스는 굉장히 삐른 편인데 대체 어디서 정보를 얻어서 구현했는진 모르겠습니다(....), 윈도우는 날자가 적혀있지 않아 확인해보니 2011년 3월 15일입니다. 맥은 좀 늦었군요 뭐 어차피 자기들이 하드웨어 내놓을때 같이 내 놓으면 상관없겠습니다. 어차피 OS가 아니라 펌웨어에 가까우니까요


    문제는 여기에서 발생합니다. 바로 CPU는 지원하는데 OS가 지원을 안할 경우입니다 (...)
    위에 써있는것을 보시면 알겠지만 Windows 7은 SP1 이상부터 AVX를 지원합니다. 즉 SP1이 설치되지 않은 구버전의 Windows 7 이라면 AVX명령어가 실행이 되지 않는다는 겁니다....


    그래서 MS는 VC++2013 재배포 패키지( http://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=40784 )  에 다음과 같이 명시 해 두었습니다.

    Supported Operating System

    Windows 7 Service Pack 1, Windows 8, Windows 8.1, Windows Server 2003, Windows Server 2008 R2 SP1, Windows Server 2008 Service Pack 2, Windows Server 2012, Windows Server 2012 R2, Windows Vista Service Pack 2, Windows XP 


    네 분명히 Windows7 SP1 이라고 적혀 있지요.
    문제는... 저게 SP1이 아닌데도 설치가 된다는겁니다 (....)


    03.png



    그냥 재배포 패키지설치시 확인 해서 올리라고 했었어야 할거 같은데... 어쨋든 안해줍니다 그래서 만약을 대비해 버전 체크를 하시는게 좋습니다.
    빌드넘버로 확인할 수 있는 Windows 7은 6.1.7600, Windows7 SP1은 6.1.7601 로 다르니까요.

    안그러면 이런 크래시가 발생할 수 있습니다.


    사실 AVX 같은 확장명령어로 최적화 될 상황이 그리 많지는 않습니다... 저런걸 쓸 상황이 오는건 진짜 대량의 계산을 요하는 프로그램이나, 영상관련 프로그램, 아니면 게임정도니까요.
    그래도 만약을 대비해서 나쁠건 없겟죠.


    그리고 서비스팩이 설치되지 않은 7600버전의 Windows 7은 더이상 어떤 패치도 제공 되지 않는 상황입니다(Sp1을 올려야 나머지 패치가 적용 됩니다) 그러니까 웬만하면 패치좀 하고 씁시다 (...)

    PS. Project D Online 많이좀 해주세요.

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