cmake/gmxSimdFlags.cmake

   1 #
   2 # This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3 #
   4 # Copyright (c) 2017, by the GROMACS development team, led by
   5 # Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   6 # and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   7 # top-level source 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 include(gmxFindFlagsForSource)
  36
  37 # Macro that manages setting the respective C and C++ toolchain
  38 # variables so that subsequent tests for SIMD support can work.
  39 macro(find_x86_toolchain_flags TOOLCHAIN_C_FLAGS_VARIABLE TOOLCHAIN_CXX_FLAGS_VARIABLE)
  40     # On OS X, we often want to use gcc instead of clang, since gcc
  41     # supports OpenMP (until clang 3.8, or so, plus whenever Apple
  42     # support it in their version). However, by default gcc uses the
  43     # external system assembler, which does not support AVX, so we
  44     # need to tell the linker to use the clang compilers assembler
  45     # instead - and this has to happen before we detect AVX flags.
  46     if(APPLE AND CMAKE_C_COMPILER_ID STREQUAL "GNU")
  47         gmx_test_cflag(GNU_C_USE_CLANG_AS "-Wa,-q" ${TOOLCHAIN_C_FLAGS_VARIABLE})
  48     endif()
  49     if(APPLE AND CMAKE_CXX_COMPILER_ID STREQUAL "GNU")
  50         gmx_test_cxxflag(GNU_CXX_USE_CLANG_AS "-Wa,-q" ${TOOLCHAIN_CXX_FLAGS_VARIABLE})
  51     endif()
  52 endmacro()
  53
  54 # Macro that manages setting the respective C and C++ toolchain
  55 # variables so that subsequent tests for SIMD support can work.
  56 macro(find_power_vsx_toolchain_flags TOOLCHAIN_C_FLAGS_VARIABLE TOOLCHAIN_CXX_FLAGS_VARIABLE)
  57     if(${CMAKE_CXX_COMPILER_ID} MATCHES "GNU" OR ${CMAKE_C_COMPILER_ID} MATCHES "GNU")
  58         # VSX uses the same function API as Altivec/VMX, so make sure we tune for the current CPU and not VMX.
  59         # By putting these flags here rather than in the general compiler flags file we can safely assume
  60         # that we are at least on Power7 since that is when VSX appeared.
  61         gmx_run_cpu_detection(brand)
  62         if(CPU_DETECTION_BRAND MATCHES "POWER7")
  63             gmx_test_cflag(GNU_C_VSX_POWER7   "-mcpu=power7 -mtune=power7" ${TOOLCHAIN_C_FLAGS_VARIABLE})
  64             gmx_test_cflag(GNU_CXX_VSX_POWER7 "-mcpu=power7 -mtune=power7" ${TOOLCHAIN_CXX_FLAGS_VARIABLE})
  65         else()
  66             # Enable power8 vector extensions on all platforms except old Power7.
  67             gmx_test_cflag(GNU_C_VSX_POWER8   "-mcpu=power8 -mpower8-vector -mpower8-fusion -mdirect-move" ${TOOLCHAIN_C_FLAGS_VARIABLE})
  68             gmx_test_cflag(GNU_CXX_VSX_POWER8 "-mcpu=power8 -mpower8-vector -mpower8-fusion -mdirect-move" ${TOOLCHAIN_CXX_FLAGS_VARIABLE})
  69         endif()
  70         # Altivec was originally single-only, and it took a while for compilers
  71         # to support the double-precision features in VSX.
  72         if(GMX_DOUBLE AND CMAKE_CXX_COMPILER_VERSION VERSION_LESS "4.9")
  73             message(FATAL_ERROR "Using VSX SIMD in double precision with GCC requires GCC-4.9 or later.")
  74         endif()
  75     endif()
  76     if(${CMAKE_CXX_COMPILER_ID} MATCHES "XL" OR ${CMAKE_C_COMPILER_ID} MATCHES "XL")
  77         if(CMAKE_CXX_COMPILER_VERSION VERSION_LESS "13.1.5" OR CMAKE_C_COMPILER_VERSION VERSION_LESS "13.1.5")
  78             message(FATAL_ERROR "Using VSX SIMD requires XL compiler version 13.1.5 or later.")
  79         endif()
  80     endif()
  81 endmacro()
  82
  83 # SSE2
  84 function(gmx_find_simd_sse2_flags C_FLAGS_RESULT CXX_FLAGS_RESULT C_FLAGS_VARIABLE CXX_FLAGS_VARIABLE)
  85     find_x86_toolchain_flags(TOOLCHAIN_C_FLAGS TOOLCHAIN_CXX_FLAGS)
  86     gmx_find_flags(SIMD_SSE2_C_FLAGS_RESULT SIMD_SSE2_CXX_FLAGS_RESULT
  87         "#include<xmmintrin.h>
  88          int main(){__m128 x=_mm_set1_ps(0.5);x=_mm_rsqrt_ps(x);return _mm_movemask_ps(x);}"
  89         TOOLCHAIN_C_FLAGS TOOLCHAIN_CXX_FLAGS
  90         SIMD_SSE2_C_FLAGS SIMD_SSE2_CXX_FLAGS
  91         "-msse2" "/arch:SSE2" "-hgnu")
  92
  93     if(${SIMD_SSE2_C_FLAGS_RESULT})
  94         set(${C_FLAGS_VARIABLE} "${TOOLCHAIN_C_FLAGS} ${SIMD_SSE2_C_FLAGS}" CACHE INTERNAL "C flags required for SSE2 instructions")
  95     endif()
  96     if(${SIMD_SSE2_CXX_FLAGS_RESULT})
  97         set(${CXX_FLAGS_VARIABLE} "${TOOLCHAIN_CXX_FLAGS} ${SIMD_SSE2_CXX_FLAGS}" CACHE INTERNAL "C++ flags required for SSE2 instructions")
  98     endif()
  99     set(${C_FLAGS_RESULT} ${SIMD_SSE2_C_FLAGS_RESULT} CACHE INTERNAL "Result of test for SSE2 C flags" FORCE)
 100     set(${CXX_FLAGS_RESULT} ${SIMD_SSE2_CXX_FLAGS_RESULT} CACHE INTERNAL "Result of test for SSE2 C++ flags" FORCE)
 101 endfunction()
 102
 103 # SSE4.1
 104 function(gmx_find_simd_sse4_1_flags C_FLAGS_RESULT CXX_FLAGS_RESULT C_FLAGS_VARIABLE CXX_FLAGS_VARIABLE)
 105     find_x86_toolchain_flags(TOOLCHAIN_C_FLAGS TOOLCHAIN_CXX_FLAGS)
 106     # Note: MSVC enables SSE4.1 with the SSE2 flag, so we include that in testing.
 107     gmx_find_flags(SIMD_SSE4_1_C_FLAGS_RESULT SIMD_SSE4_1_CXX_FLAGS_RESULT
 108         "#include<smmintrin.h>
 109         int main(){__m128 x=_mm_set1_ps(0.5);x=_mm_dp_ps(x,x,0x77);return _mm_movemask_ps(x);}"
 110         TOOLCHAIN_C_FLAGS TOOLCHAIN_CXX_FLAGS
 111         SIMD_SSE4_1_C_FLAGS SIMD_SSE4_1_CXX_FLAGS
 112         "-msse4.1" "/arch:SSE4.1" "/arch:SSE2" "-hgnu")
 113
 114     if(${SIMD_SSE4_1_C_FLAGS_RESULT})
 115         set(${C_FLAGS_VARIABLE} "${TOOLCHAIN_C_FLAGS} ${SIMD_SSE4_1_C_FLAGS}" CACHE INTERNAL "C flags required for SSE4.1 instructions")
 116     endif()
 117     if(${SIMD_SSE4_1_CXX_FLAGS_RESULT})
 118         set(${CXX_FLAGS_VARIABLE} "${TOOLCHAIN_CXX_FLAGS} ${SIMD_SSE4_1_CXX_FLAGS}" CACHE INTERNAL "C++ flags required for SSE4.1 instructions")
 119     endif()
 120     set(${C_FLAGS_RESULT} ${SIMD_SSE4_1_C_FLAGS_RESULT} CACHE INTERNAL "Result of test for SSE4.1 C flags" FORCE)
 121     set(${CXX_FLAGS_RESULT} ${SIMD_SSE4_1_CXX_FLAGS_RESULT} CACHE INTERNAL "Result of test for SSE4.1 C++ flags" FORCE)
 122 endfunction()
 123
 124 # AVX, but using only 128-bit instructions and FMA (AMD XOP processors)
 125 function(gmx_find_simd_avx_128_fma_flags C_FLAGS_RESULT CXX_FLAGS_RESULT C_FLAGS_VARIABLE CXX_FLAGS_VARIABLE)
 126     find_x86_toolchain_flags(TOOLCHAIN_C_FLAGS TOOLCHAIN_CXX_FLAGS)
 127
 128     # We don't have the full compiler version string yet (BUILD_C_COMPILER),
 129     # so we can't distinguish vanilla from Apple clang versions, but catering for a few rare AMD
 130     # hackintoshes is not worth the effort.
 131     if (APPLE AND (CMAKE_C_COMPILER_ID STREQUAL "Clang" OR
 132                 CMAKE_CXX_COMPILER_ID STREQUAL "Clang"))
 133         message(WARNING "Due to a known compiler bug, Clang up to version 3.2 (and Apple Clang up to version 4.1) produces incorrect code with AVX_128_FMA SIMD.")
 134     endif()
 135
 136     # clang <=3.2 contains a bug that causes incorrect code to be generated for the
 137     # vfmaddps instruction and therefore the bug is triggered with AVX_128_FMA.
 138     # (see: http://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=15040).
 139     # We can work around this by not using the integrated assembler (except on OS X
 140     # which has an outdated assembler that does not support AVX instructions).
 141     if (CMAKE_C_COMPILER_ID MATCHES "Clang" AND CMAKE_C_COMPILER_VERSION VERSION_LESS "3.3")
 142         # we assume that we have an external assembler that supports AVX
 143         message(STATUS "Clang ${CMAKE_C_COMPILER_VERSION} detected, enabling FMA bug workaround")
 144         set(TOOLCHAIN_C_FLAGS "${TOOLCHAIN_C_FLAGS} -no-integrated-as")
 145     endif()
 146     if (CMAKE_CXX_COMPILER_ID MATCHES "Clang" AND CMAKE_CXX_COMPILER_VERSION VERSION_LESS "3.3")
 147         # we assume that we have an external assembler that supports AVX
 148         message(STATUS "Clang ${CMAKE_CXX_COMPILER_VERSION} detected, enabling FMA bug workaround")
 149         set(TOOLCHAIN_CXX_FLAGS "${TOOLCHAIN_CXX_FLAGS} -no-integrated-as")
 150     endif()
 151
 152     # AVX128/FMA on AMD is a bit complicated. We need to do detection in three stages:
 153     # 1) Find the flags required for generic AVX support
 154     # 2) Find the flags necessary to enable fused-multiply add support
 155     # 3) Optional: Find a flag to enable the AMD XOP instructions
 156
 157     ### STAGE 1: Find the generic AVX flag, but stick to 128-bit instructions
 158     gmx_find_flags(SIMD_AVX_128_FMA_C_FLAGS_RESULT SIMD_AVX_128_FMA_CXX_FLAGS_RESULT
 159         "#include<immintrin.h>
 160         int main(){__m128 x=_mm_set1_ps(0.5);x=_mm_permute_ps(x,1);return 0;}"
 161         TOOLCHAIN_C_FLAGS TOOLCHAIN_CXX_FLAGS
 162         SIMD_AVX_GENERIC_C_FLAGS SIMD_AVX_GENERIC_CXX_FLAGS
 163         "-mavx" "/arch:AVX" "-hgnu")
 164
 165     if(SIMD_AVX_128_FMA_C_FLAGS_RESULT AND SIMD_AVX_128_FMA_CXX_FLAGS_RESULT)
 166         set(MERGED_C_FLAGS "${TOOLCHAIN_C_FLAGS} ${SIMD_AVX_GENERIC_C_FLAGS}")
 167         set(MERGED_CXX_FLAGS "${TOOLCHAIN_CXX_FLAGS} ${SIMD_AVX_GENERIC_CXX_FLAGS}")
 168
 169         ### STAGE 2: Find the fused-multiply add flag.
 170         # GCC requires x86intrin.h for FMA support. MSVC 2010 requires intrin.h for FMA support.
 171         check_include_file(x86intrin.h HAVE_X86INTRIN_H ${SIMD_C_FLAGS})
 172         check_include_file(intrin.h HAVE_INTRIN_H ${SIMD_C_FLAGS})
 173         if(HAVE_X86INTRIN_H)
 174             set(INCLUDE_X86INTRIN_H "#include <x86intrin.h>")
 175         endif()
 176         if(HAVE_INTRIN_H)
 177             set(INCLUDE_INTRIN_H "#include <xintrin.h>")
 178         endif()
 179
 180         gmx_find_flags(SIMD_AVX_128_FMA_C_FLAGS_RESULT SIMD_AVX_128_FMA_CXX_FLAGS_RESULT
 181             "#include<immintrin.h>
 182             ${INCLUDE_X86INTRIN_H}
 183             ${INCLUDE_INTRIN_H}
 184             int main(){__m128 x=_mm_set1_ps(0.5);x=_mm_macc_ps(x,x,x);return _mm_movemask_ps(x);}"
 185             MERGED_C_FLAGS MERGED_CXX_FLAGS
 186             SIMD_AVX_AMD_FMA_C_FLAGS SIMD_AVX_AMD_FMA_CXX_FLAGS
 187             "-mfma4" "-hgnu")
 188
 189         if(SIMD_AVX_128_FMA_C_FLAGS_RESULT AND SIMD_AVX_128_FMA_CXX_FLAGS_RESULT)
 190             set(MERGED_C_FLAGS "${TOOLCHAIN_C_FLAGS} ${SIMD_AVX_AMD_FMA_C_FLAGS}")
 191             set(MERGED_CXX_FLAGS "${TOOLCHAIN_CXX_FLAGS} ${SIMD_AVX_AMD_FMA_CXX_FLAGS}")
 192             ### STAGE 3: Find the XOP instruction flag. This is optional.
 193             gmx_find_flags(SIMD_AVX_XOP_C_FLAGS_RESULT SIMD_AVX_XOP_CXX_FLAGS_RESULT
 194                 "#include<immintrin.h>
 195                 ${INCLUDE_X86INTRIN_H}
 196                 ${INCLUDE_INTRIN_H}
 197                 int main(){__m128 x=_mm_set1_ps(0.5);x=_mm_frcz_ps(x);return _mm_movemask_ps(x);}"
 198                 MERGED_C_FLAGS MERGED_CXX_FLAGS
 199                 SIMD_AVX_XOP_C_FLAGS SIMD_AVX_XOP_CXX_FLAGS
 200                 "-mxop")
 201         endif()
 202     endif()
 203
 204     if(${SIMD_AVX_128_FMA_C_FLAGS_RESULT})
 205         set(${C_FLAGS_VARIABLE} "${TOOLCHAIN_C_FLAGS} ${SIMD_AVX_GENERIC_C_FLAGS} ${SIMD_AVX_AMD_FMA_C_FLAGS} ${SIMD_AVX_XOP_C_FLAGS}" CACHE INTERNAL "C flags required for 128-bit AVX with AMD FMA instructions")
 206     endif()
 207     if(${SIMD_AVX_128_FMA_CXX_FLAGS_RESULT})
 208         set(${CXX_FLAGS_VARIABLE} "${TOOLCHAIN_CXX_FLAGS} ${SIMD_AVX_GENERIC_CXX_FLAGS} ${SIMD_AVX_AMD_FMA_CXX_FLAGS} ${SIMD_AVX_XOP_CXX_FLAGS}" CACHE INTERNAL "C++ flags required for 128-bit AVX with AMD FMA instructions")
 209     endif()
 210     set(${C_FLAGS_RESULT} ${SIMD_AVX_128_FMA_C_FLAGS_RESULT} CACHE INTERNAL "Result of test for 128-bit AVX with AMD FMA C flags" FORCE)
 211     set(${CXX_FLAGS_RESULT} ${SIMD_AVX_128_FMA_CXX_FLAGS_RESULT} CACHE INTERNAL "Result of test for 128-bit AVX with AMD FMA C++ flags" FORCE)
 212 endfunction()
 213
 214
 215 # AVX (no AMD extensions)
 216 function(gmx_find_simd_avx_flags C_FLAGS_RESULT CXX_FLAGS_RESULT C_FLAGS_VARIABLE CXX_FLAGS_VARIABLE)
 217     find_x86_toolchain_flags(TOOLCHAIN_C_FLAGS TOOLCHAIN_CXX_FLAGS)
 218     gmx_find_flags(SIMD_AVX_C_FLAGS_RESULT SIMD_AVX_CXX_FLAGS_RESULT
 219         "#include<immintrin.h>
 220          int main(){__m256 x=_mm256_set1_ps(0.5);x=_mm256_add_ps(x,x);return _mm256_movemask_ps(x);}"
 221         TOOLCHAIN_C_FLAGS TOOLCHAIN_CXX_FLAGS
 222         SIMD_AVX_C_FLAGS SIMD_AVX_CXX_FLAGS
 223         "-mavx" "/arch:AVX" "-hgnu")
 224
 225     if(${SIMD_AVX_C_FLAGS_RESULT})
 226         set(${C_FLAGS_VARIABLE} "${TOOLCHAIN_C_FLAGS} ${SIMD_AVX_C_FLAGS}" CACHE INTERNAL "C flags required for AVX instructions")
 227     endif()
 228     if(${SIMD_AVX_CXX_FLAGS_RESULT})
 229         set(${CXX_FLAGS_VARIABLE} "${TOOLCHAIN_CXX_FLAGS} ${SIMD_AVX_CXX_FLAGS}" CACHE INTERNAL "C++ flags required for AVX instructions")
 230     endif()
 231     set(${C_FLAGS_RESULT} ${SIMD_AVX_C_FLAGS_RESULT} CACHE INTERNAL "Result of test for AVX C flags" FORCE)
 232     set(${CXX_FLAGS_RESULT} ${SIMD_AVX_CXX_FLAGS_RESULT} CACHE INTERNAL "Result of test for AVX C++ flags" FORCE)
 233 endfunction()
 234
 235 # AVX2
 236 function(gmx_find_simd_avx2_flags C_FLAGS_RESULT CXX_FLAGS_RESULT C_FLAGS_VARIABLE CXX_FLAGS_VARIABLE)
 237     find_x86_toolchain_flags(TOOLCHAIN_C_FLAGS TOOLCHAIN_CXX_FLAGS)
 238     gmx_find_flags(SIMD_AVX2_C_FLAGS_RESULT SIMD_AVX2_CXX_FLAGS_RESULT
 239         "#include<immintrin.h>
 240         int main(){__m256i x=_mm256_set1_epi32(5);x=_mm256_add_epi32(x,x);return _mm256_movemask_epi8(x);}"
 241         TOOLCHAIN_C_FLAGS TOOLCHAIN_CXX_FLAGS
 242         SIMD_AVX2_C_FLAGS SIMD_AVX2_CXX_FLAGS
 243         "-march=core-avx2" "-mavx2" "/arch:AVX" "-hgnu") # no AVX2-specific flag for MSVC yet
 244
 245     if(${SIMD_AVX2_C_FLAGS_RESULT})
 246         set(${C_FLAGS_VARIABLE} "${TOOLCHAIN_C_FLAGS} ${SIMD_AVX2_C_FLAGS}" CACHE INTERNAL "C flags required for AVX2 instructions")
 247     endif()
 248     if(${SIMD_AVX2_CXX_FLAGS_RESULT})
 249         set(${CXX_FLAGS_VARIABLE} "${TOOLCHAIN_CXX_FLAGS} ${SIMD_AVX2_CXX_FLAGS}" CACHE INTERNAL "C++ flags required for AVX2 instructions")
 250     endif()
 251     set(${C_FLAGS_RESULT} ${SIMD_AVX2_C_FLAGS_RESULT} CACHE INTERNAL "Result of test for AVX2 C flags" FORCE)
 252     set(${CXX_FLAGS_RESULT} ${SIMD_AVX2_CXX_FLAGS_RESULT} CACHE INTERNAL "Result of test for AVX2 C++ flags" FORCE)
 253 endfunction()
 254
 255
 256 # AVX-512F (Skylake-X)
 257 function(gmx_find_simd_avx_512_flags C_FLAGS_RESULT CXX_FLAGS_RESULT C_FLAGS_VARIABLE CXX_FLAGS_VARIABLE)
 258     find_x86_toolchain_flags(TOOLCHAIN_C_FLAGS TOOLCHAIN_CXX_FLAGS)
 259
 260     gmx_find_flags(SIMD_AVX_512_C_FLAGS_RESULT SIMD_AVX_512_CXX_FLAGS_RESULT
 261         "#include<immintrin.h>
 262          int main(){__m512 x=_mm512_set1_ps(0.5); __m512 y=_mm512_fmadd_ps(x,x,x);
 263           __m512i i = _mm512_set_epi32(15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0);
 264           __mmask16 mask = (short)(0xffff);
 265           int idata[16]; i  = _mm512_maskz_permutexvar_epi32(mask, i, i);
 266           _mm512_storeu_si512(idata, i);
 267           return idata[0]*(int)(_mm512_cmp_ps_mask(x,y,_CMP_LT_OS));}"
 268         TOOLCHAIN_C_FLAGS TOOLCHAIN_CXX_FLAGS
 269         SIMD_AVX_512_C_FLAGS SIMD_AVX_512_CXX_FLAGS
 270         "-xCORE-AVX512 -qopt-zmm-usage=high" "-xCORE-AVX512" "-mavx512f -mfma" "-mavx512f" "/arch:AVX" "-hgnu") # no AVX_512F flags known for MSVC yet. ICC should use ZMM if code anyhow uses ZMM
 271
 272     if(${SIMD_AVX_512_C_FLAGS_RESULT})
 273         set(${C_FLAGS_VARIABLE} "${TOOLCHAIN_C_FLAGS} ${SIMD_AVX_512_C_FLAGS}" CACHE INTERNAL "C flags required for AVX-512 instructions")
 274     endif()
 275     if(${SIMD_AVX_512_CXX_FLAGS_RESULT})
 276         set(${CXX_FLAGS_VARIABLE} "${TOOLCHAIN_CXX_FLAGS} ${SIMD_AVX_512_CXX_FLAGS}" CACHE INTERNAL "C++ flags required for AVX-512 instructions")
 277     endif()
 278     set(${C_FLAGS_RESULT} ${SIMD_AVX_512_C_FLAGS_RESULT} CACHE INTERNAL "Result of test for AVX-512 C flags" FORCE)
 279     set(${CXX_FLAGS_RESULT} ${SIMD_AVX_512_CXX_FLAGS_RESULT} CACHE INTERNAL "Result of test for AVX-512 C++ flags" FORCE)
 280 endfunction()
 281
 282
 283 # AVX-512ER (KNL)
 284 function(gmx_find_simd_avx_512_knl_flags C_FLAGS_RESULT CXX_FLAGS_RESULT C_FLAGS_VARIABLE CXX_FLAGS_VARIABLE)
 285     find_x86_toolchain_flags(TOOLCHAIN_C_FLAGS TOOLCHAIN_CXX_FLAGS)
 286
 287     gmx_find_flags(SIMD_AVX_512_KNL_C_FLAGS_RESULT SIMD_AVX_512_KNL_CXX_FLAGS_RESULT
 288         "#include<immintrin.h>
 289         int main(){__m512 y,x=_mm512_set1_ps(0.5);y=_mm512_rsqrt28_ps(x);return (int)_mm512_cmp_ps_mask(x,y,_CMP_LT_OS);}"
 290         TOOLCHAIN_C_FLAGS TOOLCHAIN_CXX_FLAGS
 291         SIMD_AVX_512_KNL_C_FLAGS SIMD_AVX_512_KNL_CXX_FLAGS
 292         "-xMIC-AVX512" "-mavx512er -mfma" "-mavx512er" "/arch:AVX" "-hgnu") # no AVX_512ER flags known for MSVC yet
 293
 294     if(${SIMD_AVX_512_KNL_C_FLAGS_RESULT})
 295         set(${C_FLAGS_VARIABLE} "${TOOLCHAIN_C_FLAGS} ${SIMD_AVX_512_KNL_C_FLAGS}" CACHE INTERNAL "C flags required for AVX-512 for KNL instructions")
 296     endif()
 297     if(${SIMD_AVX_512_KNL_CXX_FLAGS_RESULT})
 298         set(${CXX_FLAGS_VARIABLE} "${TOOLCHAIN_CXX_FLAGS} ${SIMD_AVX_512_KNL_CXX_FLAGS}" CACHE INTERNAL "C++ flags required for AVX-512 for KNL instructions")
 299     endif()
 300     set(${C_FLAGS_RESULT} ${SIMD_AVX_512_KNL_C_FLAGS_RESULT} CACHE INTERNAL "Result of test for AVX-512 for KNL C flags" FORCE)
 301     set(${CXX_FLAGS_RESULT} ${SIMD_AVX_512_KNL_CXX_FLAGS_RESULT} CACHE INTERNAL "Result of test for AVX-512 for KNL C++ flags" FORCE)
 302 endfunction()
 303
 304
 305 # Arm Neon (32-bit ARM)
 306 function(gmx_find_simd_arm_neon_flags C_FLAGS_RESULT CXX_FLAGS_RESULT C_FLAGS_VARIABLE CXX_FLAGS_VARIABLE)
 307
 308     gmx_find_flags(SIMD_ARM_NEON_C_FLAGS_RESULT SIMD_ARM_NEON_CXX_FLAGS_RESULT
 309         "#include<arm_neon.h>
 310          int main(){float32x4_t x=vdupq_n_f32(0.5);x=vmlaq_f32(x,x,x);return vgetq_lane_f32(x,0)>0;}"
 311         TOOLCHAIN_C_FLAGS TOOLCHAIN_CXX_FLAGS
 312         SIMD_ARM_NEON_C_FLAGS SIMD_ARM_NEON_CXX_FLAGS
 313         "-mfpu=neon-vfpv4" "-mfpu=neon" "")
 314
 315     if(${SIMD_ARM_NEON_C_FLAGS_RESULT})
 316         set(${C_FLAGS_VARIABLE} "${TOOLCHAIN_C_FLAGS} ${SIMD_ARM_NEON_C_FLAGS}" CACHE INTERNAL "C flags required for Arm Neon instructions")
 317     endif()
 318     if(${SIMD_ARM_NEON_CXX_FLAGS_RESULT})
 319         set(${CXX_FLAGS_VARIABLE} "${TOOLCHAIN_CXX_FLAGS} ${SIMD_ARM_NEON_CXX_FLAGS}" CACHE INTERNAL "C++ flags required for Arm Neon instructions")
 320     endif()
 321     set(${C_FLAGS_RESULT} ${SIMD_ARM_NEON_C_FLAGS_RESULT} CACHE INTERNAL "Result of test for Arm Neon C flags" FORCE)
 322     set(${CXX_FLAGS_RESULT} ${SIMD_ARM_NEON_CXX_FLAGS_RESULT} CACHE INTERNAL "Result of test for Arm Neon C++ flags" FORCE)
 323 endfunction()
 324
 325 # Arm Neon Asimd (64-bit ARM)
 326 function(gmx_find_simd_arm_neon_asimd_flags C_FLAGS_RESULT CXX_FLAGS_RESULT C_FLAGS_VARIABLE CXX_FLAGS_VARIABLE)
 327
 328     gmx_find_flags(SIMD_ARM_NEON_ASIMD_C_FLAGS_RESULT SIMD_ARM_NEON_ASIMD_CXX_FLAGS_RESULT
 329         "#include<arm_neon.h>
 330          int main(){float64x2_t x=vdupq_n_f64(0.5);x=vfmaq_f64(x,x,x);x=vrndnq_f64(x);return vgetq_lane_f64(x,0)>0;}"
 331         TOOLCHAIN_C_FLAGS TOOLCHAIN_CXX_FLAGS
 332         SIMD_ARM_NEON_ASIMD_C_FLAGS SIMD_ARM_NEON_ASIMD_CXX_FLAGS
 333         "")
 334
 335     if(${SIMD_ARM_NEON_ASIMD_C_FLAGS_RESULT})
 336         set(${C_FLAGS_VARIABLE} "${TOOLCHAIN_C_FLAGS} ${SIMD_ARM_NEON_ASIMD_C_FLAGS}" CACHE INTERNAL "C flags required for Arm Neon Asimd instructions")
 337     endif()
 338     if(${SIMD_ARM_NEON_ASIMD_CXX_FLAGS_RESULT})
 339         set(${CXX_FLAGS_VARIABLE} "${TOOLCHAIN_CXX_FLAGS} ${SIMD_ARM_NEON_ASIMD_CXX_FLAGS}" CACHE INTERNAL "C++ flags required for Arm Neon Asimd instructions")
 340     endif()
 341     set(${C_FLAGS_RESULT} ${SIMD_ARM_NEON_ASIMD_C_FLAGS_RESULT} CACHE INTERNAL "Result of test for Arm Neon Asimd C flags" FORCE)
 342     set(${CXX_FLAGS_RESULT} ${SIMD_ARM_NEON_ASIMD_CXX_FLAGS_RESULT} CACHE INTERNAL "Result of test for Arm Neon Asimd C++ flags" FORCE)
 343 endfunction()
 344
 345 # IBM VMX (power6)
 346 function(gmx_find_simd_ibm_vmx_flags C_FLAGS_RESULT CXX_FLAGS_RESULT C_FLAGS_VARIABLE CXX_FLAGS_VARIABLE)
 347
 348     gmx_find_flags(SIMD_IBM_VMX_C_FLAGS_RESULT SIMD_IBM_VMX_CXX_FLAGS_RESULT
 349         "#include<altivec.h>
 350          int main(){vector float x,y=vec_ctf(vec_splat_s32(1),0);x=vec_madd(y,y,y);return vec_all_ge(y,x);}"
 351         TOOLCHAIN_C_FLAGS TOOLCHAIN_CXX_FLAGS
 352         SIMD_IBM_VMX_C_FLAGS SIMD_IBM_VMX_CXX_FLAGS
 353         "-maltivec -mabi=altivec" "-qarch=auto -qaltivec")
 354
 355     if(${SIMD_IBM_VMX_C_FLAGS_RESULT})
 356         set(${C_FLAGS_VARIABLE} "${TOOLCHAIN_C_FLAGS} ${SIMD_IBM_VMX_C_FLAGS}" CACHE INTERNAL "C flags required for IBM VMX instructions")
 357     endif()
 358     if(${SIMD_IBM_VMX_CXX_FLAGS_RESULT})
 359         set(${CXX_FLAGS_VARIABLE} "${TOOLCHAIN_CXX_FLAGS} ${SIMD_IBM_VMX_CXX_FLAGS}" CACHE INTERNAL "C++ flags required for IBM VMX instructions")
 360     endif()
 361     set(${C_FLAGS_RESULT} ${SIMD_IBM_VMX_C_FLAGS_RESULT} CACHE INTERNAL "Result of test for IBM VMX C flags" FORCE)
 362     set(${CXX_FLAGS_RESULT} ${SIMD_IBM_VMX_CXX_FLAGS_RESULT} CACHE INTERNAL "Result of test for IBM VMX C++ flags" FORCE)
 363 endfunction()
 364
 365 # IBM VSX (power7 and later)
 366 function(gmx_find_simd_ibm_vsx_flags C_FLAGS_RESULT CXX_FLAGS_RESULT C_FLAGS_VARIABLE CXX_FLAGS_VARIABLE)
 367     find_power_vsx_toolchain_flags(TOOLCHAIN_C_FLAGS TOOLCHAIN_CXX_FLAGS)
 368     gmx_find_flags(SIMD_IBM_VSX_C_FLAGS_RESULT SIMD_IBM_VSX_CXX_FLAGS_RESULT
 369         "#include<altivec.h>
 370          int main(){vector double x,y=vec_splats(1.0);x=vec_madd(y,y,y);return vec_all_ge(y,x);}"
 371         TOOLCHAIN_C_FLAGS TOOLCHAIN_CXX_FLAGS
 372         SIMD_IBM_VSX_C_FLAGS SIMD_IBM_VSX_CXX_FLAGS
 373         "-mvsx" "-maltivec -mabi=altivec" "-qarch=auto -qaltivec")
 374
 375     if(${SIMD_IBM_VSX_C_FLAGS_RESULT})
 376         set(${C_FLAGS_VARIABLE} "${TOOLCHAIN_C_FLAGS} ${SIMD_IBM_VSX_C_FLAGS}" CACHE INTERNAL "C flags required for IBM VSX instructions")
 377     endif()
 378     if(${SIMD_IBM_VSX_CXX_FLAGS_RESULT})
 379         set(${CXX_FLAGS_VARIABLE} "${TOOLCHAIN_CXX_FLAGS} ${SIMD_IBM_VSX_CXX_FLAGS}" CACHE INTERNAL "C++ flags required for IBM VSX instructions")
 380     endif()
 381     set(${C_FLAGS_RESULT} ${SIMD_IBM_VSX_C_FLAGS_RESULT} CACHE INTERNAL "Result of test for IBM VSX C flags" FORCE)
 382     set(${CXX_FLAGS_RESULT} ${SIMD_IBM_VSX_CXX_FLAGS_RESULT} CACHE INTERNAL "Result of test for IBM VSX C++ flags" FORCE)
 383 endfunction()