Raspberry Pi/Pi3(ハードウェアARMv8, 認識ARMv7)にて、ARMv8で追加された命令を実行できるか

Last-modified: 2016-12-02 (金) 13:24:08

概要
結論
背景
実験
検証時の環境

概要 †

Raspberry Pi3(ハードウェアはARMv8, カーネルの認識はARMv7)にて、ARMv8で追加された命令を実行できるかの実験。
カーネルの認識=/proc/cpuinfo

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結論 †

できません。

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背景 †

ARMv8でAESやSHA256のアクセラレータが追加されたので、そこに依存する処理（IKEv2やTLS etc）が早くなるか試したかったという次第です。

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実験 †

ソース(main.cpp)
ARMv8で追加された命令を呼ぶための組み込み関数を呼ぶサンプルです。
呼ぶだけで用が足りるので、使い方など一切調べていません。

 
 
 
 
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#include <arm_neon.h>
#include <stdio.h>
 
int main()
{
    const uint32x4_t a1 = { 0, 1, 2, 3 };
    const uint32x4_t a2 = { 0, 1, 2, 3 };
    const uint32x4_t a3 = { 0, 1, 2, 3 };
    printf("start!\n");
    const uint32x4_t ret = vsha256hq_u32(a1, a2, a3);
    printf("end!\n");
    return 0;
}

一応、ARMv7向けにビルド

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# 当然、ビルドできません
g++ main.cpp -omain -march=armv7-a -mfpu=neon -std=c++11 -g
 
main.cpp: In function ‘int main()’:
main.cpp:9:52: error: ‘vsha256hq_u32’ was not declared in this scope
     const uint32x4_t ret = vsha256hq_u32(a1, a2, a3);
                                                    ^

ARMv8向けにビルドし実行

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# ビルドは通ります
g++ main.cpp -omain -march=armv8-a -mfpu=crypto-neon-fp-armv8 -std=c++11 -g
 
# 実行すると怒られます
start!
Illegal instruction

逆アセンブル結果（抜粋）

objdump -S -d main
 
main:     ファイル形式 elf32-littlearm
 
00010518 <main>:
#include <arm_neon.h>
#include <stdio.h>
 
int main()
{
   10518:       e92d4800        push    {fp, lr}
   1051c:       e28db004        add     fp, sp, #4
   10520:       e24dd070        sub     sp, sp, #112    ; 0x70
    const uint32x4_t a1 = { 0, 1, 2, 3 };
   10524:       eddf0b29        vldr    d16, [pc, #164] ; 105d0 <main+0xb8>
   10528:       eddf1b2a        vldr    d17, [pc, #168] ; 105d8 <main+0xc0>
   1052c:       e24b3014        sub     r3, fp, #20
   10530:       f4430adf        vst1.64 {d16-d17}, [r3 :64]
    const uint32x4_t a2 = { 0, 1, 2, 3 };
   10534:       eddf0b25        vldr    d16, [pc, #148] ; 105d0 <main+0xb8>
   10538:       eddf1b26        vldr    d17, [pc, #152] ; 105d8 <main+0xc0>
   1053c:       e24b3024        sub     r3, fp, #36     ; 0x24
   10540:       f4430adf        vst1.64 {d16-d17}, [r3 :64]
    const uint32x4_t a3 = { 0, 1, 2, 3 };
   10544:       eddf0b21        vldr    d16, [pc, #132] ; 105d0 <main+0xb8>
   10548:       eddf1b22        vldr    d17, [pc, #136] ; 105d8 <main+0xc0>
   1054c:       e24b3034        sub     r3, fp, #52     ; 0x34
   10550:       f4430adf        vst1.64 {d16-d17}, [r3 :64]
    printf("start!\n");
   10554:       e3000654        movw    r0, #1620       ; 0x654
   10558:       e3400001        movt    r0, #1
   1055c:       ebffff9f        bl      103e0 <puts@plt>
   10560:       e24b3014        sub     r3, fp, #20
   10564:       f4630adf        vld1.64 {d16-d17}, [r3 :64]
   10568:       e24b3054        sub     r3, fp, #84     ; 0x54
   1056c:       f4430adf        vst1.64 {d16-d17}, [r3 :64]
   10570:       e24b3024        sub     r3, fp, #36     ; 0x24
   10574:       f4630adf        vld1.64 {d16-d17}, [r3 :64]
   10578:       e24b3064        sub     r3, fp, #100    ; 0x64
   1057c:       f4430adf        vst1.64 {d16-d17}, [r3 :64]
   10580:       e24b3034        sub     r3, fp, #52     ; 0x34
   10584:       f4630adf        vld1.64 {d16-d17}, [r3 :64]
   10588:       e24b3074        sub     r3, fp, #116    ; 0x74
   1058c:       f4430adf        vst1.64 {d16-d17}, [r3 :64]
}
 
__extension__ static __inline uint32x4_t __attribute__ ((__always_inline__))
vsha256hq_u32 (uint32x4_t __hash_abcd, uint32x4_t __hash_efgh, uint32x4_t __wk)
{
  return __builtin_arm_crypto_sha256h (__hash_abcd, __hash_efgh, __wk);
   10590:       e24b3054        sub     r3, fp, #84     ; 0x54
   10594:       f4630adf        vld1.64 {d16-d17}, [r3 :64]
   10598:       e24b3064        sub     r3, fp, #100    ; 0x64
   1059c:       f4632adf        vld1.64 {d18-d19}, [r3 :64]
   105a0:       e24b3074        sub     r3, fp, #116    ; 0x74
   105a4:       f4634adf        vld1.64 {d20-d21}, [r3 :64]
   105a8:       f3420ce4        sha256h.32      q8, q9, q10
    const uint32x4_t ret = vsha256hq_u32(a1, a2, a3);
   105ac:       e24b3044        sub     r3, fp, #68     ; 0x44
   105b0:       f4430adf        vst1.64 {d16-d17}, [r3 :64]
    printf("end!\n");
   105b4:       e300065c        movw    r0, #1628       ; 0x65c
   105b8:       e3400001        movt    r0, #1
   105bc:       ebffff87        bl      103e0 <puts@plt>
    return 0;
   105c0:       e3a03000        mov     r3, #0
}

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検証時の環境 †

Raspberry Pi3
- Raspbian jessie
  - g++ 4.9.2