Mass Effect 的 3D 場景黑塊問題一路追到 Intel/AMD 的 SSE2 指令集...

Mass Effect 是個 2007 在 Xbox 上推出的遊戲,並且在 2008 推出 Windows 版,這個遊戲在 2011 年 AMD 推出的 CPU 上 (Bulldozer),某些場景會產生人物黑塊的 bug,社群有些猜測但一直都沒被證實,作者一路追出不少問題,並且給了一個還算乾淨的 workaround:「Fixing Mass Effect black blobs on modern AMD CPUs」,另外在 Hacker News 上有很精彩的討論:「Fixing Mass Effect black blobs on modern AMD CPUs (cookieplmonster.github.io)」。

這篇主要是看趣味的,裡面的狀況有點複雜。

社群有一些 workaround 可以避開這個問題,作者後來是從關閉 PSGP (Processor Specific Graphics Pipeline) 的方法找問題,然後發現在計算時會產生出 NaN 的問題,所以導致貼出來的圖就變成黑塊了...

一路追下去,發現遊戲本身好像沒什麼大問題,但跟 Direct3D 裡面的 D3DXMatrixInverse 有關,會依照 CPU 的支援度決定怎麼跑:

  • Disabling PSGP makes both Intel and AMD take a regular x86 code path.
  • Intel CPUs always take an intelsse2 code path.
  • AMD CPUs supporting 3DNow! take a amd_mmx_3dnow or amd3dnow_amdmmx code path, while CPUs without 3DNow take an intelsse2 code path.

會有這些邏輯是因為 AMD 在 2010 後決定放生 3DNow!,所以會需要這樣判斷。

接著寫了一隻小程式測試,用 memcmp() 判斷是不是一樣,結果發現 AMD 的 SSE2 跑出來的程式不被遊戲接受:(不一樣是正常的,因為這些指令本來就沒有要求完全正確,是可以接受誤差的)

接著就是翻資料,可以知道 XMMatrixInverse 算是接班人:

I figured that since we were to replace that matrix function anyway, I could try replacing it with XMMatrixInverse being a “modern” replacement for D3DXMatrixInverse. XMMatrixInverse also uses SSE2 instructions so it should be equally optimal to the D3DX function, but I was nearly sure it would break the same way.

所以就弄個一個 DLL,把本來呼叫 D3DXMatrixInverse 的部份用 XMMatrixInverse 改寫換掉:「SilentPatchME/source/D3DXMatrix.cpp」,這個方式算是乾淨的 workaround 掉,保持 API 相容性,以及該有的加速能力 (由 XMMatrixInverse 提供)。

Hacker News 上有討論到 Intel 與 AMD 這些指令在 SSE2 上的誤差值,都是在規格要求的範圍內:

Const-me 14 hours ago [–]

Here’s Intel versus AMD relative error of RCPPS instruction: http://const.me/tmp/vrcpps-errors-chart.png AMD is Ryzen 5 3600, Intel is Core i3 6157U.
Over the complete range of floats, AMD is more precise on average, 0.000078 versus 0.000095 relative error. However, Intel has 0.000300 maximum relative error, AMD 0.000315.

Both are well within the spec. The documentation says “maximum relative error for this approximation is less than 1.5*2^-12”, in human language that would be 3.6621E-4.

Source code that compares them by creating 16GB binary files with the complete range of floats: https://gist.github.com/Const-me/a6d36f70a3a77de00c61cf4f6c17c7ac

至於為什麼會生出 NaN 的原因,沒找出來還是有點可惜,不過這個解法還行,就是「新版的 library 既然沒問題,就大家也不要太計較舊版的問題」的概念...

Amazon EC2 推出 AMD 版本的 C5a 主機

前幾天 AWS 宣佈了使用 AMD CPU 的 c5a 主機:「New – Amazon EC2 C5a Instances Powered By 2nd Gen AMD EPYC™ Processors」。

定價上與其他 AWS 上 AMD 的機器都類似 (m5ar5a 以及 t3a),大約都低 10% 左右:

Today, I am excited to announce the general availability of compute-optimized C5a instances featuring 2nd Gen AMD EPYC™ processors, running at frequencies up to 3.3 GHz. C5a instances are variants of Amazon EC2’s compute-optimized (C5) instance family and provide high performance processing at 10% lower cost over comparable instances.

以這兩年 AMD 在 CPU 這塊碾壓 Intel 的情況來說 (AMD YES!),目前 AMD CPU 上唯一的缺點應該是單核的時脈比較低,這在捉機上的領域裡面來說,遇到一些沒有做好多核最佳化的遊戲時 Intel 的表現會比較好,其他的情況其實都可以看出 AMD 幹爆 Intel。

如果你在 AWS 上跑的應用程式也有類似需要吃單核效能,無法充分使用多核環境時,還是可以回頭看一下 c5 系列,頻率會高一些:

C5 and C5d instances feature either the 1st or 2nd generation Intel Xeon Platinum 8000 series processor (Skylake-SP or Cascade Lake) with a sustained all core Turbo CPU clock speed of up to 3.6 GHz. The new C5 and C5d 12xlarge, 24xlarge, and metal instance sizes feature the 2nd generation Intel Xeon Scalable Processors (Cascade Lake) with a sustained all-core Turbo CPU frequency of 3.6GHz.

說到這個,Linus 前陣子在發表 5.7-rc7 的時候也說換了 AMD 的 3970x,整個處理 kernel 編譯的速度是用倍數在改善:「Linux 5.7-rc7」:

In fact, the biggest excitement this week for me was just that I upgraded my main machine, and for the first time in about 15 years, my desktop isn't Intel-based. No, I didn't switch to ARM yet, but I'm now rocking an AMD Threadripper 3970x. My 'allmodconfig' test builds are now three times faster than they used to be, which doesn't matter so much right now during the calming down period, but I will most definitely notice the upgrade during the next merge window.

回到 AWS 這邊... 目前有提供的區域來說,歐美比較大的區域都在首發清單,台灣這邊比較常用的東京還沒有看到,不過公司在用的新加坡上了:

You can launch C5a instances today in eight sizes in the US East (N. Virginia), US East (Ohio), US West (Oregon), Europe (Ireland), Europe (Frankfurt), Asia Pacific (Sydney), and Asia Pacific (Singapore) Regions in On-Demand, Spot, and Reserved Instance or as part of a Savings Plan.

如果沒有什麼特別成本壓力的人,可以等一陣子看看有沒有其他人丟效能測試出來,看看 CPU 的計算能力是不是可以無痛換過去... (這邊是相較於 ARM 那邊)

AMD 平台的前面板與 USB...

Telegram 上看到這篇在講在 AMD 平台上遇到 USB 相容性的問題:

看了敘述與裡面連結提到的「Xperia XA2: Stuck on “Sending 'boot.img'”」與「Fastboot is getting stuck while trying to flash CWM onto Nexus 4」後,我就馬上想到我在換成 AMD 的平台後,遇到了一個感覺好像應該是有關的問題...

我遇到的問題是 YubiKey 在主機的前面板的四個 USB 接口都不會動 (抓的到,但是 browser 需要認證時 YubiKey 不會閃爍請使用者確認),而接到 USB 2.0 Hub 上面也不會動 (這邊的 Hub 是接到後面 USB 3.0 的孔),只有直接接到後面板的 USB 3.0 會動,所以我後來就買了一條 USB 3.0 的延長線,從後面的 USB 3.0 孔拉到桌上用...

昨天看到文章,為了確認這個情況,就到 PChome 24h 上找了一顆 USB 3.0 Hub,今天收到後接上 PC 測試,發現 YubiKey 就順利在登入時閃爍了,看起來之後在 AMD 平台上接 USB 的時候要注意一下,有狀況的時候要多測幾種不同的接法...

AMD Ryzen Threadripper 3990X 在 Windows 上的效能

John Carmack 注意到在 AMD Ryzen Threadripper 3990X 上因為 Windows 的 group limit 限制而造成效能問題:

但這點可以透過打散到兩個 group 改善 (workaround) 而提昇速度:

然後順便看了一下目前 CPU Benchmark 網站上對於高階 CPU 的跑分數據「PassMark - CPU Mark High End CPUs)」,可以看到 AMD 最近真是香噴噴的,用 3950X (16C/32T,105W) 殺 Intel 目前最高分的 W-3275M (28C/56T,205W),然後那個價差:

Intel 的 14nm 牙膏繼續擠...

家裡電腦裝 Ubuntu 18.04

上個禮拜四家裡的桌機開不了機,找了一天發現是系統的 SSD 掛掉了,就買了張 M.2 SSD,然後計畫順便把本來的 Ubuntu 16.04 升級到 Ubuntu 18.04,但 Ubuntu 18.04 把預設的界面從 Unity 換成 GNOME (然後披上 Unity 的皮),加上前陣子系統從 Intel 平台換到 AMD,整個狀況變得超混亂之後,就變成一連串踩地雷的過程...

最一開始是 UEFI + LUKS 的安裝問題,本來想裝到 M.2 SSD 上面,但 Ubuntu 18.04 的 grub-install 就是硬寫到 /dev/sda 不能改:「“Unable to install GRUB in /dev/sda” when installing GRUB」,照著這篇的 workaround 用還是不行,最後放棄,直接生一顆 SATA SSD 接到 SATA Port 1,把 M.2 當作資料碟。

硬體相關的問題:

軟體相關的問題:

  • 目前不支援從 GUI 設定 PPPoE 的網路 (沃槽),幾種方式裡面我推薦用 pppoeconf 設定會比較好,然後可以改 /etc/ppp/options 加上 IPv6 的設定。
  • 本來想裝 gnome-shell-extension-system-monitor 觀察系統狀態,但會造成系統超級卡,關掉後就變成普通的卡 (後來就找到 Intel I211-AT 的那個問題了)。

現在至少是堪用的程度了,接下來就是不斷的補各種設定...

Linux 上 Intel CPU 的安全性修正與效能的影響

Hacker News Daily 上看到在講 Intel CPU 因為各種安全性問題,而需要在 Linux Kernel 上修正,所產生的效能問題:「HOWTO make Linux run blazing fast (again) on Intel CPUs」。

這一系列的子彈也飛得夠久了 (雖然還是一直有其他的小子彈在飛),所以回過頭來看一下目前的情況。

這邊主要的測試是針對 mitigations=off 與 SMT 的啟用兩個項目在測 (SMT 在 Intel 上叫做 Hyper-threading),可以看到這兩份測試結果,目前的 mitigation 對效能的影響其實已經逐漸降到可以接受的程度 (小於 5%),但關閉 SMT 造成的效能影響大約都在 20%~30%:

但是開啟 SMT 基本上是個大坑,如果有關注大家在挖洞的對象,可以看到一堆 Intel CPU 上專屬的安全性問題都跟 SMT 有關...

剛好岔個題聊一下,先前弄了一顆 AMDRyzen 7 3700X 在用 (也是跑 Linux 桌機),才感受到現在的網頁真的很吃 CPU,開個網頁版的 SlackOffice 365 的速度比原來的老機器快了好多,差點想要把家裡的桌機也換掉...

Ubuntu 19.10 要放掉 i386 架構

Ubuntu 19.10 版將不再支援 i386 架構了:「i386 architecture will be dropped starting with eoan (Ubuntu 19.10)」。

查了一下 x86-64 條目,AMD 的第一個 x86-64 版本是在 2003 年四月推出的:

The first AMD64-based processor, the Opteron, was released in April 2003.

Intel 則是在 2004 年六月推出:

The first processor to implement Intel 64 was the multi-socket processor Xeon code-named Nocona in June 2004.

但是 mobile 版的是 2006 年七月:

The first Intel mobile processor implementing Intel 64 is the Merom version of the Core 2 processor, which was released on July 27, 2006.

不論如何都已經十年了,如果考慮到 Ubuntu 18.04 提供五年支援,其實到 2023 年四月前都還有得用...

在一連串的安全更新後,AMD 的 CPU 比 Intel 快了...

在「Intel Performance Hit 5x Harder Than AMD After Spectre, Meltdown Patches」這邊看到的測試:

把現有的安全性更新都開啟後,Intel CPU 的效能掉了 20% 左右 (在 Intel 上需要把 HT 關掉):

While the impacts vary tremendously from virtually nothing too significant on an application-by-application level, the collective whack is ~15-16 percent on all Intel CPUs without Hyper-Threading disabled. Disabling increases the overall performance impact to 20 percent (for the 7980XE), 24.8 percent (8700K) and 20.5 percent (6800K).

The AMD CPUs are not tested with HT disabled, because disabling SMT isn’t a required fix for the situation on AMD chips, but the cumulative impact of the decline is much smaller. AMD loses ~3 percent with all fixes enabled

可以注意到兩家目前桌機的頂規在上了安全性更新後,AMD 的 2990WX 比 Intel 的 7980XE 快了一些些... 當初擠牙膏擠出來的都吐回去了,不知道之後出的 security issue 還需要再吐多少回去。

AWS 推出使用 AMD CPU 的 t3a.*

AWS 推出了 t3a.* 的 EC2 instance:「Now Available – AMD EPYC-Powered Amazon EC2 T3a Instances」。

目前開放的區域有限,但算是個開始:

You can launch T3a instances today in seven sizes in the US East (N. Virginia), US West (Oregon), Europe (Ireland), US East (Ohio), and Asia Pacific (Singapore) Regions in On-Demand, Spot, and Reserved Instance form.

價錢大約再低個 10% 左右:

Pricing is 10% lower than the equivalent existing T3 instances; see the On-Demand, Spot, and Reserved Instance pricing pages for more info.

有些超小的機器可以考慮重開的時候就順便換過去...

實際比較 Linode 的 Dedicated 主機與 AWS 的 c5.*

先前有提到 Linode 出了 Dedicated 主機:「Linode 推出 Dedicated CPU Instances」,現在找機會測試看看,拿了 Linode 的 Dedicated (4GB) 與 AWSc5.large 比較,同樣都是 2 vCPU 與 4GB RAM。

這邊用了 n-st/nenchOpenSSL 的 speed (包括了 aes、md5、rsa、sha1 與 sha256) 測試,我把結果都貼到這邊:「Linode (Dedicated 4GB) v.s. AWS (c5.large)」。

可以看到在 CPU 方面主要的差異是 Linode 用的是 AMD,而 AWS 用的是 Intel,所以就會有蠻多不同的數字表現...

如果仔細看 OpenSSL 的測試數據,可以看到不同演算法的差異還蠻大的,馬上可以想到的應該是硬體加速方式與 cache 架構差異造成的:

  • 在 cipher 類的測試我只測了 AES (目前的主流),小的 block (16/64/256 bytes) 時 AMD 會輸一些,但大的 block (1024/8192/16384 bytes) 反而會贏不少。
  • 在 hash 類的測試中,跑 MD5 時 Linode 則是輸一些,但 SHA1 反而是贏一些,然後 SHA256 時效能好到爆炸贏了一倍 XDDD
  • 在 public key 類的測試我測了 RSA,則是 Linode 輸的蠻慘的...

如果考慮到價位大約只有 AWS 的一半,應該是還不錯...