std.cpu — CPU-Erkennung, SIMD und Dispatch

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Übersicht über den CPU-Namensraum: zwei Units, die zur Laufzeit die SIMD-Fähigkeiten der CPU erkennen (SSE2, SSE4.1, AVX2) und darauf aufbauend einen Rechen-Pfad auswählen sowie 16-Byte-ausgerichtete float32-Arrays bereitstellen. Grundlage für SIMD-beschleunigtes Rechnen (Arbeitspaket WP-GPU-02).

std.cpu selbst ist keine Unit, sondern ein Verzeichnis — import std.cpu; scheitert mit Modul nicht gefunden. Importiert wird immer eine konkrete Unit wie std.cpu.dispatch. Einen Wildcard-Import (import std.cpu.*;) gibt es nicht.

Quelle: std/cpu/

<WRAP center round important 90%> Entwicklungsstand: Beide Units gehören zu WP-GPU-02 und sind in aktiver Entwicklung. Der Scalar-Fallback in std.cpu.dispatch rechnet falsch (f32-Bitmuster werden als Integer behandelt), und der SSE2-Pfad ruft intern den Scalar-Pfad auf. Echte SIMD-Instruktionen (ADDPS/VADDPS) emittiert der Compiler-Codegen (CGN_BINOP SIMD), nicht die Stdlib. GPU-Units (std.gpu.*) existieren noch nicht (WP-GPU-07–09, geplant). </WRAP>

std.cpu.dispatch zieht std.cpu.features automatisch mit — für den Normalfall genügt der Import von dispatch.

• SIMD (Single Instruction, Multiple Data) — eine Instruktion rechnet gleichzeitig auf mehreren Werten. SSE2 arbeitet mit 128-Bit-Registern (4 × f32), AVX2 mit 256 Bit (8 × f32).
• Dispatch — die Auswahl des Codepfads zur Laufzeit statt zur Übersetzungszeit. Ein Binary läuft damit auf alter und neuer Hardware und nutzt trotzdem die schnellste verfügbare Erweiterung.
• Ausrichtung (Alignment) — SIMD-Ladebefehle erwarten Daten an 16-Byte-Grenzen. SimdAlloc rundet den mmap-Zeiger entsprechend auf und legt die Elementanzahl bei ptr-8 ab.
• f32 als Bitmuster — SimdGet / SimdSet reichen rohe 32-Bit-IEEE-754-Muster in einem int64 durch, ohne Typkonvertierung (1.0f = 0x3F800000).

/proc/cpuinfo ──CpuFeatureDetect──► Bitmaske (CPU_FEAT_SSE2|SSE41|AVX2)
                                         │  (gecacht, ein Syscall)
                                         ▼
                                CpuDispatchLevel ──► AVX2 | SSE2 | Scalar
                                         │
                              SimdAlloc / SimdAdd … auf f32-Arrays

Die Erkennung liest /proc/cpuinfo — kein direkter cpuid-Befehl. Damit ist der gesamte Namensraum Linux-only; auf macOS, Windows und Bare-Metal liefert CpuFeatureDetect 0. Der Cache lässt sich nicht zurücksetzen, CPU-Hotplug oder Migration werden nicht erkannt. AVX-512 wird nicht geprüft.

import std.cpu.dispatch;
import std.io;

fn main(): int64 {
    var lvl: int64 := CpuDispatchLevel();
    if (lvl == CPU_DISPATCH_AVX2) {
        PrintLn("Dispatch: AVX2 (256 Bit)");
    } else if (lvl == CPU_DISPATCH_SSE2) {
        PrintLn("Dispatch: SSE2 (128 Bit)");
    } else {
        PrintLn("Dispatch: Scalar");
    }

    // f32-Arrays: Bits 1.0 = 0x3F800000, 2.0 = 0x40000000
    var a: int64 := SimdAlloc(4);
    var b: int64 := SimdAlloc(4);
    var i: int64 := 0;
    while (i < 4) {
        SimdSet(a, i, 0x3F800000);
        SimdSet(b, i, 0x40000000);
        i := i + 1;
    }

    var result: int64 := SimdAdd(a, b);
    PrintLn(StrConcat(IntToStr(SimdLen(result)), " Elemente berechnet"));

    // Kein SimdFree: Arrays bleiben bis Prozessende belegt
    return 0;
}

• std.sched — CPU-Affinität, Pinning, Priorität, aktuelle CPU und NUMA-Knoten
• std.systeminfo — Kernanzahl, CPU-Zeiten aus /proc/stat, Systemlast
• std.thread — Threads und Synchronisation
• Guide: Nebenläufigkeit · Guide: Laufzeit messen

Letzte Aktualisierung: 2026-09-02 — Übersichtsseite neu angelegt.