如何使用Intel SDE (Software Development Emulator) 测试未来的AVX指令集？ (模拟执行)

Intel SDE 无法模拟未公开或未流片的“未来”AVX指令，仅支持已发布ISA手册且在特定CPU上实现的指令；运行未支持指令会报UDEF错误。

Intel SDE 不能真正“测试未来”的 AVX 指令——它只支持 Intel 官方已公开文档、且已在某代 CPU 上实现（或至少流片验证过）的指令。所谓“未来指令”，若尚未发布 ISA 手册修订、未被 SDE 支持，运行时会直接报 UDEF（undefined instruction）错误，无法模拟。

确认目标指令是否被当前 SDE 版本支持

SDE 不是预言工具，它的指令集支持严格绑定于发布版本。例如 AVX-512 VPOPCNTDQ 是在 Ice Lake 上引入的，SDE 从 2020.07.14 版本起才加入支持；而像 AMX（Advanced Matrix Extensions）则需 SDE 2021.06.17 或更新版本，并仅限模拟 Knights Mill / Sapphire Rapids 等已知微架构。

• 运行 sde -mix -- echo hello 查看输出首行的 SDE 版本和默认 CPU 模型（如 icelake）
• 查官方支持列表：Intel SDE Release Notes，搜索你的指令名（如 vpopcntd、tmm）
• 用 sde -mix -mix_all -- ./your_binary 后检查生成的 mix.out，若出现 UDEF 行，说明该指令未被模拟器识别

选择正确的 CPU 模型参数启动 SDE

AVX 指令支持高度依赖微架构模型。即使指令存在，若模型不匹配，SDE 可能禁用对应功能（如不加载 AVX-512 寄存器状态）或报告非法操作码。

• AVX2 应用：用 sde -haswell -- ./app（Haswell 是首个支持 AVX2 的架构）
• AVX-512 基础指令（如 vaddps with zmm）：必须指定支持 AVX-512 的模型，例如 sde -skylake -mix -- ./app
• AMX 指令（tdpbf16ps, tileloadd）：必须用 sde -spr -- ./app（Sapphire Rapids）或 sde -knlm -- ./app（Knights Mill），且需确保二进制已正确编译（含 -march=sapphirerapids 或 -mamx-bf16）
• 错误示例：在 -haswell 下运行 vpopcntq 会失败，因该指令属于 AVX-512-VPOPCNTDQ，需 -icelake 或更高

编译与运行时的关键配合点

SDE 模拟的是指令执行行为，但不会帮你补全缺失的编译器支持或运行时环境。很多“指令不可用”问题其实出在前端。

• 编译器必须生成目标指令：GCC/Clang 需加 -mavx512f -mavx512vpopcntdq 等 flag；仅靠 SDE 无法让 -march=core2 产出 AVX-512 代码
• 链接时注意：某些 AVX-512 内建函数（如 _mm512_popcnt_epi32）需要 libimf 或启用 -mveclibabi=svml，否则链接失败或运行时调用 fallback 路径
• linux 上需关闭内核的 XSAVE/XRSTOR 权限限制（尤其 AMX）：确保 /proc/sys/kernel/unprivileged_bpf_disabled 为 0，且用户态有权限访问扩展寄存器（SDE 会尝试 xsaves，失败则 abort）
• 检查 cpuid 模拟：SDE 默认模拟目标 CPU 的 cpuid 响应，但你的代码若手动检测 ECX.28（AVX-512F）或 EDX.24（AMX-TILE），需确认 SDE 模型确实置位——可用 sde -spr -mix -- ./dump-cpuid 验证

sde -spr -- /bin/bash -c 'echo "Testing AMX: $(grep -i amx /proc/cpuinfo | wc -l)";    gcc -O2 -march=sapphirerapids -mamx-tile test-amx.c -o test-amx && ./test-amx'

最常被忽略的是：SDE 不改变你程序的逻辑正确性——它只做指令级仿真。如果代码依赖某条新指令的特定异常行为（如 AMX 的 #XM 异常）、或依赖微架构级副作用（如 AVX-512 的频率降频触发），SDE 无法反映这些真实硬件效应。它适合验证指令解码、寄存器读写、基本数据通路，不适合替代真机做性能或功耗分析。