X86-64 マイクロアーキテクチャレベル

X86-64 でのマイクロアーキテクチャレベルは、 x86-64 コマンドセットにおける命令セットの対応レベルを表しています。 SUSE や openSUSE では、パッケージのコンパイル時にこれらを利用しています。

X86-64

X86-64 (x86-64) は x64, x86_64, AMD64, Intel 64 等とも呼ばれ、 1999 年に Intel の x86 インストラクションセットアーキテクチャの 64 ビット拡張として公表されたものを意味しています。元々の仕様策定は AMD 社によって行われ、 2000 年には AMD, Intel, VIA の各社が実装するようになりました。最初の AMD64 ベースのプロセッサは AMD Opteron と呼ばれ、 2003 年 4 月に発表されました。 Intel 64 は x86-64 の Intel 版実装で、 Intel 社が製造する様々なプロセッサ内で使われ、実装されています。

openSUSE や SUSE 社では、 "Intel/AMD 64 ビットプロセッサ (x86_64, デスクトップ／ラップトップ／サーバ)" として、サポート対象のアーキテクチャのうちの 1 つにしています。

X86-64 マイクロアーキテクチャレベル

2020 年に AMD, Intel, Red Hat, SUSE の各社は、 x86-64 に追加されていった様々な命令セットに対して、マイクロアーキテクチャレベルを策定しました。これらは x86-64-v2, x86-64-v3, x86-64-v4 とそれぞれ呼ばれています。これら 3 種類のレベルは、プログラマがコードの最適化を図るにあたって、対象とすべき各種機能がまとめられています。

"レベル" の名前の通り、高いレベルはそれより低いレベルの機能を全て包含します。また AES-NI, RDRAND 等のように、一般的なコンピューティングで使用されるものではないことから、レベル要件からは除外されています。

X86-64 (x86-64-v1)

x86-64 と x86-64-v1 は同じもので、全ての x86-64 CPU が該当する仕様です。 2003 年に AMD 社が AMD64 として、 2004 年に Intel 社が EM64T として策定した命令セットを表し、 AMD K8 や Intel Prescott 世代のプロセッサファミリ以降に該当します。

CPU 機能: CMOV, CMPXCHG8B (CX8), FPU, FXSR, MMX, OSFXSR, SCE, SSE, SSE2.

X86-64-v2

openSUSE では Leap 16.0 の公開に際して、アーキテクチャレベルの要件を x86-64-v2 とすることを決定しました。これは SUSE SLE 16 の要件である x86-64-v3 とは異なり、 openSUSE では比較的古いハードウエアに対するサポートも必要とされていることによるものです。

x86-64-v2 では下記の CPU 機能が追加されています: CMPXCHG16B (CX16), LAHF-SAHF, POPCNT, SSE3, SSSE3, SSE4_1, SSE4_2.

2008 年に発売された Intel Nehalem アーキテクチャの機能に合致します。なお、 Intel 社固有の命令セットは除外されています。

具体的には下記の CPU が該当します:

Intel Core CPU - Intel Nehalem 世代 (2008 年) もしくはそれ以降の "big" コア製品
Intel Pentium および Celeron CPU - Sandy Bridge 世代 (2011 年) もしくはそれ以降
Intel Atom CPU - Silvermont 世代 (2013 年) もしくはそれ以降の "small" コア製品
AMD "big" コア - Bulldozer 世代 (2011 年) (AM3+ ソケット) もしくはそれ以降
AMD "small" コア - Jaguar 世代 (2013 年) もしくはそれ以降の低消費電力 CPU (2013 year)
VIA CPU - "Nano C" および "Eden C" マイクロアーキテクチャ (2015 年)
兆芯 CPU - Zhangjiang (長江) マイクロアーキテクチャ (2015 年)

さらに詳しい詳細についてはこちらをお読みください。

なお LGA 1156 ソケットを使用している場合は、 CPU を Pentium もしくは Celeron ファミリから Intel Core もしくは Xeon ファミリに置き換えることで、 x86-64-v2 に対応することができます。

x86-64-v2 に対応しているかどうかの確認

Leap 16.0 では x86-64-v2 マイクロアーキテクチャレベルへの対応が必要です。インストールを行う前に、対応しているかどうかの確認を行ってください。

x86-64-v2 に対応しているかどうかを確認するのに最も簡単な方法は、 SSE4.2 (SSE 4.2) インストラクションセットが利用可能かどうかを調べることです。様々な方法で確認することができます:

1. Info センターで CPU フラグ "sse4_2" が現れているかどうかを確認する方法

2. inxi ユーティリティを 'inxi -Cx' として実行し、下部の "Flags:" 欄に sse4_2 があるかどうかを確認する方法:

inxi -Cx

または下記のように実行してもかまいません:

inxi -Cx | grep sse4_2

3. lscpu コマンドを利用する方法:

lscpu | grep sse4_2

4. lscpu コマンドを利用することで、より簡単に確認することもできます:

lscpu | grep sse4_2 || echo "お使いの CPU は Leap 16.0 に対応しています"

その他の方法:

5. "ld.so --help" を使用する方法:
glibc 2.33 およびそれ以降のバージョンが搭載された Linux ディストリビューションであれば、 CPU 側でサポートしている機能レベルを "ld.so --help" で確認することができます:

ld.so --help

もしくは、下記のように実行してもかまいません:

/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 --help

結果はコマンドの実行結果の末尾のほうに現れます:

Subdirectories of glibc-hwcaps directories, in priority order:
x86-64-v4
x86-64-v3 (supported, searched)
x86-64-v2 (supported, searched)

上記のように出力された場合、 x86-64-v4 には対応していないものの、 x86-64-v3 と x86-64-v2 には対応していることを表しています (x86-64-v4 には AVX512 への対応が必要ですが、対応していないことを表しています) 。

6. inxi の出力内の "level" を検索する方法:

inxi -aCz | grep level

上記を実行することで、 CPU のマイクロアーキテクチャレベルを簡単に確認できます。たとえば AMD Ryzen の場合、下記のようになります:

:~> inxi -aCz | grep level
   arch: Zen/Zen+ note: check gen: 1 level: v3 note: check built: 2019

openSUSE 内での関連する議論については、こちらをお読みください。

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