src/gmxlib/gmx_cpuid.c

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2012, by the GROMACS development team, led by
   5  * David van der Spoel, Berk Hess, Erik Lindahl, and including many
   6  * others, as listed in the AUTHORS file in the top-level source
   7  * directory and at http://www.gromacs.org.
   8  *
   9  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  11  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  12  * of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with GROMACS; if not, see
  21  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  22  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  23  *
  24  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  25  * consider that scientific software is very special. Version
  26  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  27  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  28  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  29  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  30  * official version at http://www.gromacs.org.
  31  *
  32  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  33  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  34  */
  35 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  36 #include <config.h>
  37 #endif
  38
  39 #ifdef HAVE_SCHED_H
  40 #define _GNU_SOURCE
  41 #include <sched.h>
  42 #endif
  43
  44 #include <stdio.h>
  45 #include <stdlib.h>
  46 #include <string.h>
  47 #include <ctype.h>
  48 #ifdef _MSC_VER
  49 /* MSVC definition for __cpuid() */
  50 #include <intrin.h>
  51 #endif
  52 #ifdef HAVE_UNISTD_H
  53 /* sysconf() definition */
  54 #include <unistd.h>
  55 #endif
  56
  57
  58
  59
  60 #include "gmx_cpuid.h"
  61
  62
  63 /* Global constant character strings corresponding to our enumerated types */
  64 const char *
  65 gmx_cpuid_vendor_string[GMX_CPUID_NVENDORS] =
  66 {
  67     "CannotDetect",
  68     "Unknown",
  69     "GenuineIntel",
  70     "AuthenticAMD"
  71 };
  72
  73 const char *
  74 gmx_cpuid_feature_string[GMX_CPUID_NFEATURES] =
  75 {
  76     "CannotDetect",
  77     "aes",
  78     "apic",
  79     "avx",
  80     "avx2",
  81     "clfsh",
  82     "cmov",
  83     "cx8",
  84     "cx16",
  85     "f16c",
  86     "fma",
  87     "fma4",
  88     "htt",
  89     "lahf_lm",
  90     "misalignsse",
  91     "mmx",
  92     "msr",
  93     "nonstop_tsc",
  94     "pcid",
  95     "pclmuldq",
  96     "pdcm",
  97     "pdpe1gb",
  98     "popcnt",
  99     "pse",
 100     "rdrnd",
 101     "rdtscp",
 102     "sse2",
 103     "sse3",
 104     "sse4a",
 105     "sse4.1",
 106     "sse4.2",
 107     "ssse3",
 108     "tdt",
 109     "x2apic",
 110     "xop"
 111 };
 112
 113 const char *
 114 gmx_cpuid_acceleration_string[GMX_CPUID_NACCELERATIONS] =
 115 {
 116     "CannotDetect",
 117     "None",
 118     "SSE2",
 119     "SSE4.1",
 120     "AVX_128_FMA",
 121     "AVX_256"
 122 };
 123
 124 /* Max length of brand string */
 125 #define GMX_CPUID_BRAND_MAXLEN 256
 126
 127
 128 /* Contents of the abstract datatype */
 129 struct gmx_cpuid
 130 {
 131     enum gmx_cpuid_vendor      vendor;
 132     char                       brand[GMX_CPUID_BRAND_MAXLEN];
 133     int                        family;
 134     int                        model;
 135     int                        stepping;
 136     /* Not using gmx_bool here, since this file must be possible to compile without simple.h */
 137     char                       feature[GMX_CPUID_NFEATURES];
 138 };
 139
 140
 141 /* Simple routines to access the data structure. The initialization routine is
 142  * further down since that needs to call other static routines in this file.
 143  */
 144 enum gmx_cpuid_vendor
 145 gmx_cpuid_vendor            (gmx_cpuid_t                cpuid)
 146 {
 147     return cpuid->vendor;
 148 }
 149
 150
 151 const char *
 152 gmx_cpuid_brand             (gmx_cpuid_t                cpuid)
 153 {
 154     return cpuid->brand;
 155 }
 156
 157 int
 158 gmx_cpuid_family            (gmx_cpuid_t                cpuid)
 159 {
 160     return cpuid->family;
 161 }
 162
 163 int
 164 gmx_cpuid_model             (gmx_cpuid_t                cpuid)
 165 {
 166     return cpuid->model;
 167 }
 168
 169 int
 170 gmx_cpuid_stepping          (gmx_cpuid_t                cpuid)
 171 {
 172     return cpuid->stepping;
 173 }
 174
 175 int
 176 gmx_cpuid_feature           (gmx_cpuid_t                cpuid,
 177                              enum gmx_cpuid_feature     feature)
 178 {
 179     return (cpuid->feature[feature]!=0);
 180 }
 181
 182
 183
 184
 185 /* What type of acceleration was compiled in, if any?
 186  * This is set from Cmake. Note that the SSE2 and SSE4_1 macros are set for
 187  * AVX too, so it is important that they appear last in the list.
 188  */
 189 #ifdef GMX_X86_AVX_256
 190 static const
 191 enum gmx_cpuid_acceleration
 192 compiled_acc = GMX_CPUID_ACCELERATION_X86_AVX_256;
 193 #elif defined GMX_X86_AVX_128_FMA
 194 static const
 195 enum gmx_cpuid_acceleration
 196 compiled_acc = GMX_CPUID_ACCELERATION_X86_AVX_128_FMA;
 197 #elif defined GMX_X86_SSE4_1
 198 static const
 199 enum gmx_cpuid_acceleration
 200 compiled_acc = GMX_CPUID_ACCELERATION_X86_SSE4_1;
 201 #elif defined GMX_X86_SSE2
 202 static const
 203 enum gmx_cpuid_acceleration
 204 compiled_acc = GMX_CPUID_ACCELERATION_X86_SSE2;
 205 #else
 206 static const
 207 enum gmx_cpuid_acceleration
 208 compiled_acc = GMX_CPUID_ACCELERATION_NONE;
 209 #endif
 210
 211
 212 /* Currently CPUID is only supported (1) if we can use an instruction on MSVC, or (2)
 213  * if the compiler handles GNU-style inline assembly.
 214  */
 215 #if defined (__i386__) || defined (__x86_64__) || defined (_M_IX86) || defined (_M_X64)
 216
 217 /* Execute CPUID on x86 class CPUs. level sets function to exec, and the
 218  * contents of register output is returned. See Intel/AMD docs for details.
 219  *
 220  * This version supports extended information where we can also have an input
 221  * value in the ecx register. This is ignored for most levels, but some of them
 222  * (e.g. level 0xB on Intel) use it.
 223  */
 224 static int
 225 execute_x86cpuid(unsigned int   level,
 226                  unsigned int   ecxval,
 227                  unsigned int * eax,
 228                  unsigned int * ebx,
 229                  unsigned int * ecx,
 230                  unsigned int * edx)
 231 {
 232     int rc = 0;
 233
 234 #if (defined _MSC_VER)
 235     int CPUInfo[4];
 236
 237 #if (_MSC_VER > 1500) || (_MSC_VER==1500 & _MSC_FULL_VER >= 150030729)
 238     /* MSVC 9.0 SP1 or later */
 239     __cpuidex(CPUInfo,level,ecxval);
 240     rc = 0;
 241 #else
 242     __cpuid(CPUInfo,level);
 243     /* Set an error code if the user wanted a non-zero ecxval, since we did not have cpuidex */
 244     rc = (ecxval>0) ? -1 : 0;
 245 #endif
 246     *eax=CPUInfo[0];
 247     *ebx=CPUInfo[1];
 248     *ecx=CPUInfo[2];
 249     *edx=CPUInfo[3];
 250
 251 #elif (defined GMX_X86_GCC_INLINE_ASM)
 252     /* for now this means GMX_X86_GCC_INLINE_ASM should be defined,
 253      * but there might be more options added in the future.
 254      */
 255     *eax = level;
 256     *ecx = ecxval;
 257     *ebx = 0;
 258     *edx = 0;
 259 #if defined(__i386__) && defined(__PIC__)
 260     /* Avoid clobbering the global offset table in 32-bit pic code (ebx register) */
 261     __asm__ __volatile__ ("xchgl %%ebx, %1  \n\t"
 262                           "cpuid            \n\t"
 263                           "xchgl %%ebx, %1  \n\t"
 264                           : "+a"(*eax), "+r"(*ebx), "+c"(*ecx), "+d"(*edx));
 265 #else
 266     /* i386 without PIC, or x86-64. Things are easy and we can clobber any reg we want :-) */
 267     __asm__ __volatile__ ("cpuid            \n\t"
 268                           : "+a"(*eax), "+b"(*ebx), "+c"(*ecx), "+d"(*edx));
 269 #endif
 270     rc = 0;
 271 #else
 272     /* Death and horror!
 273      * Apparently this is an x86 platform where we don't know how to call cpuid.
 274      *
 275      * This is REALLY bad, since we will lose all Gromacs acceleration.
 276      */
 277     *eax = 0;
 278     *ebx = 0;
 279     *ecx = 0;
 280     *edx = 0;
 281
 282     rc = -1;
 283 #endif
 284     return rc;
 285 }
 286 #endif /* architecture is x86 */
 287
 288
 289 /* Identify CPU features common to Intel & AMD - mainly brand string,
 290  * version and some features. Vendor has already been detected outside this.
 291  */
 292 static int
 293 cpuid_check_common_x86(gmx_cpuid_t                cpuid)
 294 {
 295     int                       fn,max_stdfn,max_extfn;
 296     unsigned int              eax,ebx,ecx,edx;
 297     char                      str[GMX_CPUID_BRAND_MAXLEN];
 298     char *                    p;
 299
 300     /* Find largest standard/extended function input value */
 301     execute_x86cpuid(0x0,0,&eax,&ebx,&ecx,&edx);
 302     max_stdfn = eax;
 303     execute_x86cpuid(0x80000000,0,&eax,&ebx,&ecx,&edx);
 304     max_extfn = eax;
 305
 306     p = str;
 307     if(max_extfn>=0x80000005)
 308     {
 309         /* Get CPU brand string */
 310         for(fn=0x80000002;fn<0x80000005;fn++)
 311         {
 312             execute_x86cpuid(fn,0,&eax,&ebx,&ecx,&edx);
 313             memcpy(p,&eax,4);
 314             memcpy(p+4,&ebx,4);
 315             memcpy(p+8,&ecx,4);
 316             memcpy(p+12,&edx,4);
 317             p+=16;
 318         }
 319         *p='\0';
 320
 321         /* Remove empty initial space */
 322         p = str;
 323         while(isspace(*(p)))
 324         {
 325             p++;
 326         }
 327         strncpy(cpuid->brand,p,GMX_CPUID_BRAND_MAXLEN);
 328     }
 329     else
 330     {
 331         strncpy(cpuid->brand,"Unknown CPU brand",GMX_CPUID_BRAND_MAXLEN);
 332     }
 333
 334     /* Find basic CPU properties */
 335     if(max_stdfn>=1)
 336     {
 337         execute_x86cpuid(0x1,0,&eax,&ebx,&ecx,&edx);
 338
 339         cpuid->family   = ((eax & 0x0FF00000) >> 20) + ((eax & 0x00000F00) >> 8);
 340         /* Note that extended model should be shifted left 4, so only shift right 12 iso 16. */
 341         cpuid->model    = ((eax & 0x000F0000) >> 12) + ((eax & 0x000000F0) >> 4);
 342         cpuid->stepping = (eax & 0x0000000F);
 343
 344         /* Feature flags common to AMD and intel */
 345         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_SSE3]     = (ecx & (1 << 0))  != 0;
 346         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_PCLMULDQ] = (ecx & (1 << 1))  != 0;
 347         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_SSSE3]    = (ecx & (1 << 9))  != 0;
 348         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_FMA]      = (ecx & (1 << 12)) != 0;
 349         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_CX16]     = (ecx & (1 << 13)) != 0;
 350         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_SSE4_1]   = (ecx & (1 << 19)) != 0;
 351         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_SSE4_2]   = (ecx & (1 << 20)) != 0;
 352         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_POPCNT]   = (ecx & (1 << 23)) != 0;
 353         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_AES]      = (ecx & (1 << 25)) != 0;
 354         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_AVX]      = (ecx & (1 << 28)) != 0;
 355         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_F16C]     = (ecx & (1 << 29)) != 0;
 356         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_RDRND]    = (ecx & (1 << 30)) != 0;
 357
 358         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_PSE]      = (edx & (1 << 3))  != 0;
 359         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_MSR]      = (edx & (1 << 5))  != 0;
 360         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_CX8]      = (edx & (1 << 8))  != 0;
 361         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_APIC]     = (edx & (1 << 9))  != 0;
 362         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_CMOV]     = (edx & (1 << 15)) != 0;
 363         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_CLFSH]    = (edx & (1 << 19)) != 0;
 364         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_MMX]      = (edx & (1 << 23)) != 0;
 365         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_SSE2]     = (edx & (1 << 26)) != 0;
 366         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_HTT]      = (edx & (1 << 28)) != 0;
 367     }
 368     else
 369     {
 370         cpuid->family   = -1;
 371         cpuid->model    = -1;
 372         cpuid->stepping = -1;
 373     }
 374
 375     if(max_extfn>=0x80000001)
 376     {
 377         execute_x86cpuid(0x80000001,0,&eax,&ebx,&ecx,&edx);
 378         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_LAHF_LM] = (ecx & (1 << 0))  != 0;
 379         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_PDPE1GB] = (edx & (1 << 26)) != 0;
 380         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_RDTSCP]  = (edx & (1 << 27)) != 0;
 381     }
 382
 383     if(max_extfn>=0x80000007)
 384     {
 385         execute_x86cpuid(0x80000007,0,&eax,&ebx,&ecx,&edx);
 386         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_NONSTOP_TSC]  = (edx & (1 << 8))  != 0;
 387     }
 388
 389     return 0;
 390 }
 391
 392 /* Detection of AMD-specific CPU features */
 393 static int
 394 cpuid_check_amd_x86(gmx_cpuid_t                cpuid)
 395 {
 396     int                       max_stdfn,max_extfn;
 397     unsigned int              eax,ebx,ecx,edx;
 398
 399     cpuid_check_common_x86(cpuid);
 400
 401     execute_x86cpuid(0x0,0,&eax,&ebx,&ecx,&edx);
 402     max_stdfn = eax;
 403
 404     execute_x86cpuid(0x80000000,0,&eax,&ebx,&ecx,&edx);
 405     max_extfn = eax;
 406
 407     if(max_extfn>=0x80000001)
 408     {
 409         execute_x86cpuid(0x80000001,0,&eax,&ebx,&ecx,&edx);
 410
 411         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_SSE4A]       = (ecx & (1 << 6))  != 0;
 412         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_MISALIGNSSE] = (ecx & (1 << 7))  != 0;
 413         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_XOP]         = (ecx & (1 << 11)) != 0;
 414         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_FMA4]        = (ecx & (1 << 16)) != 0;
 415     }
 416
 417     return 0;
 418 }
 419
 420 /* Detection of Intel-specific CPU features */
 421 static int
 422 cpuid_check_intel_x86(gmx_cpuid_t                cpuid)
 423 {
 424     unsigned int              max_stdfn,max_extfn;
 425     unsigned int              eax,ebx,ecx,edx;
 426     unsigned int              i;
 427     unsigned int              max_logical_cores,max_physical_cores;
 428
 429     cpuid_check_common_x86(cpuid);
 430
 431     execute_x86cpuid(0x0,0,&eax,&ebx,&ecx,&edx);
 432     max_stdfn = eax;
 433
 434     execute_x86cpuid(0x80000000,0,&eax,&ebx,&ecx,&edx);
 435     max_extfn = eax;
 436
 437     if(max_stdfn>=1)
 438     {
 439         execute_x86cpuid(0x1,0,&eax,&ebx,&ecx,&edx);
 440         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_PDCM]    = (ecx & (1 << 15)) != 0;
 441         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_PCID]    = (ecx & (1 << 17)) != 0;
 442         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_X2APIC]  = (ecx & (1 << 21)) != 0;
 443         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_TDT]     = (ecx & (1 << 24)) != 0;
 444     }
 445
 446     if(max_stdfn>=7)
 447     {
 448         execute_x86cpuid(0x7,0,&eax,&ebx,&ecx,&edx);
 449         cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_AVX2]    = (ebx & (1 << 5))  != 0;
 450     }
 451
 452     /* Check whether Hyper-Threading is enabled, not only supported */
 453     if(cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_HTT] && max_stdfn>=4)
 454     {
 455         execute_x86cpuid(0x1,0,&eax,&ebx,&ecx,&edx);
 456         max_logical_cores  = (ebx >> 16) & 0x0FF;
 457         execute_x86cpuid(0x4,0,&eax,&ebx,&ecx,&edx);
 458         max_physical_cores = ((eax >> 26) & 0x3F) + 1;
 459
 460         /* Clear HTT flag if we only have 1 logical core per physical */
 461         if(max_logical_cores/max_physical_cores < 2)
 462         {
 463             cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_X86_HTT] = 0;
 464         }
 465     }
 466     return 0;
 467 }
 468
 469 /* Try to find the vendor of the current CPU, so we know what specific
 470  * detection routine to call.
 471  */
 472 static enum gmx_cpuid_vendor
 473 cpuid_check_vendor(void)
 474 {
 475     enum gmx_cpuid_vendor      i,vendor;
 476     /* Register data used on x86 */
 477     unsigned int               eax,ebx,ecx,edx;
 478     char                       vendorstring[13];
 479
 480     /* Set default first */
 481     vendor = GMX_CPUID_VENDOR_UNKNOWN;
 482
 483     execute_x86cpuid(0x0,0,&eax,&ebx,&ecx,&edx);
 484
 485     memcpy(vendorstring,&ebx,4);
 486     memcpy(vendorstring+4,&edx,4);
 487     memcpy(vendorstring+8,&ecx,4);
 488
 489     vendorstring[12]='\0';
 490
 491     for(i=GMX_CPUID_VENDOR_UNKNOWN;i<GMX_CPUID_NVENDORS;i++)
 492     {
 493         if(!strncmp(vendorstring,gmx_cpuid_vendor_string[i],12))
 494         {
 495             vendor = i;
 496         }
 497     }
 498
 499     return vendor;
 500 }
 501
 502
 503
 504
 505 int
 506 gmx_cpuid_init               (gmx_cpuid_t *              pcpuid)
 507 {
 508     gmx_cpuid_t cpuid;
 509     int i;
 510
 511     cpuid = malloc(sizeof(*cpuid));
 512
 513     *pcpuid = cpuid;
 514
 515     for(i=0;i<GMX_CPUID_NFEATURES;i++)
 516     {
 517         cpuid->feature[i]=0;
 518     }
 519
 520     cpuid->vendor = cpuid_check_vendor();
 521
 522     switch(cpuid->vendor)
 523     {
 524         case GMX_CPUID_VENDOR_INTEL:
 525             cpuid_check_intel_x86(cpuid);
 526             break;
 527         case GMX_CPUID_VENDOR_AMD:
 528             cpuid_check_amd_x86(cpuid);
 529             break;
 530         default:
 531             /* Could not find vendor */
 532             strncpy(cpuid->brand,"Unknown CPU brand",GMX_CPUID_BRAND_MAXLEN);
 533             cpuid->family         = 0;
 534             cpuid->model          = 0;
 535             cpuid->stepping       = 0;
 536
 537             for(i=0;i<GMX_CPUID_NFEATURES;i++)
 538             {
 539                 cpuid->feature[i]=0;
 540             }
 541             cpuid->feature[GMX_CPUID_FEATURE_CANNOTDETECT] = 1;
 542             break;
 543     }
 544
 545     return 0;
 546 }
 547
 548
 549
 550 void
 551 gmx_cpuid_done               (gmx_cpuid_t              cpuid)
 552 {
 553     free(cpuid);
 554 }
 555
 556
 557 int
 558 gmx_cpuid_formatstring       (gmx_cpuid_t              cpuid,
 559                               char *                   str,
 560                               int                      n)
 561 {
 562     int c;
 563     int i;
 564     enum gmx_cpuid_feature  feature;
 565
 566 #ifdef _MSC_VER
 567     _snprintf(str,n,
 568               "Vendor: %s\n"
 569               "Brand:  %s\n"
 570               "Family: %2d  Model: %2d  Stepping: %2d\n"
 571               "Features:",
 572               gmx_cpuid_vendor_string[gmx_cpuid_vendor(cpuid)],
 573               gmx_cpuid_brand(cpuid),
 574               gmx_cpuid_family(cpuid),gmx_cpuid_model(cpuid),gmx_cpuid_stepping(cpuid));
 575 #else
 576     snprintf(str,n,
 577              "Vendor: %s\n"
 578              "Brand:  %s\n"
 579              "Family: %2d  Model: %2d  Stepping: %2d\n"
 580              "Features:",
 581              gmx_cpuid_vendor_string[gmx_cpuid_vendor(cpuid)],
 582              gmx_cpuid_brand(cpuid),
 583              gmx_cpuid_family(cpuid),gmx_cpuid_model(cpuid),gmx_cpuid_stepping(cpuid));
 584 #endif
 585
 586     str[n-1] = '\0';
 587     c = strlen(str);
 588     n   -= c;
 589     str += c;
 590
 591     for(feature=GMX_CPUID_FEATURE_CANNOTDETECT;feature<GMX_CPUID_NFEATURES;feature++)
 592     {
 593         if(gmx_cpuid_feature(cpuid,feature)==1)
 594         {
 595 #ifdef _MSC_VER
 596             _snprintf(str,n," %s",gmx_cpuid_feature_string[feature]);
 597 #else
 598             snprintf(str,n," %s",gmx_cpuid_feature_string[feature]);
 599 #endif
 600             str[n-1] = '\0';
 601             c = strlen(str);
 602             n   -= c;
 603             str += c;
 604         }
 605     }
 606 #ifdef _MSC_VER
 607     _snprintf(str,n,"\n");
 608 #else
 609     snprintf(str,n,"\n");
 610 #endif
 611     str[n-1] = '\0';
 612
 613     return 0;
 614 }
 615
 616
 617
 618 enum gmx_cpuid_acceleration
 619 gmx_cpuid_acceleration_suggest  (gmx_cpuid_t                 cpuid)
 620 {
 621     enum gmx_cpuid_acceleration  tmpacc;
 622
 623     tmpacc = GMX_CPUID_ACCELERATION_NONE;
 624
 625     if(gmx_cpuid_vendor(cpuid)==GMX_CPUID_VENDOR_INTEL)
 626     {
 627         if(gmx_cpuid_feature(cpuid,GMX_CPUID_FEATURE_X86_AVX))
 628         {
 629             tmpacc = GMX_CPUID_ACCELERATION_X86_AVX_256;
 630         }
 631         else if(gmx_cpuid_feature(cpuid,GMX_CPUID_FEATURE_X86_SSE4_1))
 632         {
 633             tmpacc = GMX_CPUID_ACCELERATION_X86_SSE4_1;
 634         }
 635         else if(gmx_cpuid_feature(cpuid,GMX_CPUID_FEATURE_X86_SSE2))
 636         {
 637             tmpacc = GMX_CPUID_ACCELERATION_X86_SSE2;
 638         }
 639     }
 640     else if(gmx_cpuid_vendor(cpuid)==GMX_CPUID_VENDOR_AMD)
 641     {
 642         if(gmx_cpuid_feature(cpuid,GMX_CPUID_FEATURE_X86_AVX))
 643         {
 644             tmpacc = GMX_CPUID_ACCELERATION_X86_AVX_128_FMA;
 645         }
 646         else if(gmx_cpuid_feature(cpuid,GMX_CPUID_FEATURE_X86_SSE4_1))
 647         {
 648             tmpacc = GMX_CPUID_ACCELERATION_X86_SSE4_1;
 649         }
 650         else if(gmx_cpuid_feature(cpuid,GMX_CPUID_FEATURE_X86_SSE2))
 651         {
 652             tmpacc = GMX_CPUID_ACCELERATION_X86_SSE2;
 653         }
 654     }
 655
 656     return tmpacc;
 657 }
 658
 659
 660
 661 int
 662 gmx_cpuid_acceleration_check(gmx_cpuid_t   cpuid,
 663                              FILE *        log)
 664 {
 665     int                           rc;
 666     char                          str[1024];
 667     enum gmx_cpuid_acceleration   acc;
 668
 669     acc = gmx_cpuid_acceleration_suggest(cpuid);
 670
 671     rc = (acc != compiled_acc);
 672
 673     gmx_cpuid_formatstring(cpuid,str,1023);
 674     str[1023] = '\0';
 675
 676     if(log!=NULL)
 677     {
 678         fprintf(log,
 679                 "\nDetecting CPU-specific acceleration.\nPresent hardware specification:\n"
 680                 "%s"
 681                 "Acceleration most likely to fit this hardware: %s\n"
 682                 "Acceleration selected at GROMACS compile time: %s\n\n",
 683                 str,
 684                 gmx_cpuid_acceleration_string[acc],
 685                 gmx_cpuid_acceleration_string[compiled_acc]);
 686     }
 687
 688     if(rc!=0)
 689     {
 690         if(log!=NULL)
 691         {
 692         fprintf(log,"\nBinary not matching hardware - you might be losing performance.\n"
 693                 "Acceleration most likely to fit this hardware: %s\n"
 694                 "Acceleration selected at GROMACS compile time: %s\n\n",
 695                 gmx_cpuid_acceleration_string[acc],
 696                 gmx_cpuid_acceleration_string[compiled_acc]);
 697         }
 698         printf("Compiled acceleration: %s (Gromacs could use %s on this machine, which is better)\n",
 699                gmx_cpuid_acceleration_string[compiled_acc],
 700                gmx_cpuid_acceleration_string[acc]);
 701     }
 702     return rc;
 703 }
 704
 705
 706 enum gmx_cpuid_x86_smt
 707 gmx_cpuid_x86_smt(gmx_cpuid_t cpuid)
 708 {
 709
 710 #if (defined HAVE_SCHED_H && defined HAVE_SCHED_SETAFFINITY && defined HAVE_SYSCONF && defined __linux__)
 711     int            i;
 712     int            nproc;
 713     cpu_set_t      cpuset,save_cpuset;
 714     int *          apic_id;
 715     unsigned int   eax,ebx,ecx,edx;
 716     int            core_shift_bits;
 717     int            smt_found;
 718
 719     if( gmx_cpuid_vendor(cpuid)!=GMX_CPUID_VENDOR_INTEL ||
 720        gmx_cpuid_feature(cpuid,GMX_CPUID_FEATURE_X86_HTT)==0)
 721     {
 722         return GMX_CPUID_X86_SMT_DISABLED;
 723     }
 724
 725     /* Check cpuid max standard function */
 726     execute_x86cpuid(0x0,0,&eax,&ebx,&ecx,&edx);
 727
 728     /* Early CPUs that do not support function 11 do not support SMT either */
 729     if(eax<0xB)
 730     {
 731         return GMX_CPUID_X86_SMT_DISABLED;
 732     }
 733
 734     /* If we got here, it is a modern Intel CPU that supports detection, as does our OS */
 735
 736     /* How many processors? */
 737     nproc = sysconf(_SC_NPROCESSORS_ONLN);
 738
 739     apic_id      = malloc(sizeof(int)*nproc);
 740
 741     sched_getaffinity(0,sizeof(cpu_set_t),&save_cpuset);
 742
 743     /* Get x2APIC ID from each hardware thread */
 744     CPU_ZERO(&cpuset);
 745     for(i=0;i<nproc;i++)
 746     {
 747         CPU_SET(i,&cpuset);
 748         sched_setaffinity(0,sizeof(cpu_set_t),&cpuset);
 749         execute_x86cpuid(0xB,0,&eax,&ebx,&ecx,&edx);
 750         apic_id[i]=edx;
 751         CPU_CLR(i,&cpuset);
 752     }
 753     /* Reset affinity to the value it had when calling this routine */
 754     sched_setaffinity(0,sizeof(cpu_set_t),&save_cpuset);
 755
 756     core_shift_bits = eax & 0x1F;
 757
 758     /* Check if there is any other APIC id that is identical to [0], apart from
 759      * the hardware thread bit.
 760      */
 761     smt_found  = 0;
 762     for(i=1;i<nproc && smt_found==0;i++)
 763     {
 764         smt_found = (apic_id[i]>>core_shift_bits == apic_id[0] >> core_shift_bits);
 765     }
 766
 767     free(apic_id);
 768
 769     if(smt_found==1)
 770     {
 771         return GMX_CPUID_X86_SMT_ENABLED;
 772     }
 773     else
 774     {
 775         return GMX_CPUID_X86_SMT_DISABLED;
 776     }
 777 #else
 778     /* Do the trivial stuff first. If Hyper-Threading isn't even supported it
 779      * cannot be enabled, no matter what OS detection we use!
 780      */
 781     if(0==gmx_cpuid_feature(cpuid,GMX_CPUID_FEATURE_X86_HTT))
 782     {
 783         return GMX_CPUID_X86_SMT_DISABLED;
 784     }
 785     else
 786     {
 787         return GMX_CPUID_X86_SMT_CANNOTDETECT;
 788     }
 789 #endif
 790 }
 791
 792
 793
 794
 795 #ifdef GMX_CPUID_STANDALONE
 796 /* Stand-alone program to enable queries of CPU features from Cmake.
 797  * Note that you need to check inline ASM capabilities before compiling and set
 798  * -DGMX_X86_GCC_INLINE_ASM for the cpuid instruction to work...
 799  */
 800 int
 801 main(int argc, char **argv)
 802 {
 803     gmx_cpuid_t                   cpuid;
 804     enum gmx_cpuid_acceleration   acc;
 805     int                           i,cnt;
 806
 807     if(argc<2)
 808     {
 809         fprintf(stdout,
 810                 "Usage:\n\n%s [flags]\n\n"
 811                 "Available flags:\n"
 812                 "-vendor        Print CPU vendor.\n"
 813                 "-brand         Print CPU brand string.\n"
 814                 "-family        Print CPU family version.\n"
 815                 "-model         Print CPU model version.\n"
 816                 "-stepping      Print CPU stepping version.\n"
 817                 "-features      Print CPU feature flags.\n"
 818                 "-acceleration  Print suggested GROMACS acceleration.\n"
 819                 ,argv[0]);
 820         exit(0);
 821     }
 822
 823     gmx_cpuid_init(&cpuid);
 824
 825     if(!strncmp(argv[1],"-vendor",3))
 826     {
 827         printf("%s\n",gmx_cpuid_vendor_string[cpuid->vendor]);
 828     }
 829     else if(!strncmp(argv[1],"-brand",3))
 830     {
 831         printf("%s\n",cpuid->brand);
 832     }
 833     else if(!strncmp(argv[1],"-family",3))
 834     {
 835         printf("%d\n",cpuid->family);
 836     }
 837     else if(!strncmp(argv[1],"-model",3))
 838     {
 839         printf("%d\n",cpuid->model);
 840     }
 841     else if(!strncmp(argv[1],"-stepping",3))
 842     {
 843         printf("%d\n",cpuid->stepping);
 844     }
 845     else if(!strncmp(argv[1],"-features",3))
 846     {
 847         cnt = 0;
 848         for(i=0;i<GMX_CPUID_NFEATURES;i++)
 849         {
 850             if(cpuid->feature[i]==1)
 851             {
 852                 if(cnt++ > 0)
 853                 {
 854                     printf(" ");
 855                 }
 856                 printf("%s",gmx_cpuid_feature_string[i]);
 857             }
 858         }
 859         printf("\n");
 860     }
 861     else if(!strncmp(argv[1],"-acceleration",3))
 862     {
 863         acc = gmx_cpuid_acceleration_suggest(cpuid);
 864         fprintf(stdout,"%s\n",gmx_cpuid_acceleration_string[acc]);
 865     }
 866
 867     gmx_cpuid_done(cpuid);
 868
 869
 870     return 0;
 871 }
 872
 873 #endif