Перевірена версія

AVX

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
(Перенаправлено з AVX-512)
Перейти до навігації Перейти до пошуку

Advanced Vector Extensions (AVX) — розширення системи команд x86 для мікропроцесорів Intel і AMD. Вони були запропоновані Intel у березні 2008 року і вперше додані Intel з процесорами Sandy Bridge[1], який вийшов у першому кварталі 2011 року, а пізніше компанією AMD з процесором Bulldozer[2], який постачався в третьому кварталі 2011 року. AVX надає різні поліпшення, нові інструкції і нову схему кодування машинних кодів.

AVX2 (також відомий як Haswell New Instructions) розширює більшість цілочисельних команд до 256 біт і вводить нові інструкції. Вперше вони були додані Intel з процесорами Haswell, який вийшов у 2013 році.

AVX-512 розширює підтримку AVX до 512-біт за допомогою нового кодування префікса EVEX, запропонованого Intel у липні 2013 року і вперше додані у співпроцесорі Knights Landing, який вийшов у 2016 році.[3][4] У звичайних процесорах AVX-512 був представлений із серверним Skylake та процесорами HEDT у 2017 році.

Нововведення AVX

[ред. | ред. код]

Набір команд AVX запроваджує наступні нововведення:

  • Нова схема кодування інструкцій VEX
  • Ширина векторних регістрів SIMD збільшується з 128 (XMM) до 256 біт (регістри YMM0 - YMM15). Існуючі 128-бітові SSE інструкції будуть використовувати молодшу половину нових YMM регістрів, не змінюючи старшу частину. Для роботи з YMM регістрами додані нові 256-бітові AVX інструкції (новіший стандарт AVX-512 розширює векторні регістри SIMD до 512 біт). Процесорна архітектура Intel Larrabee мала векторні регістри ZMM шириною в 512 біт, і використовувала для роботи з ними SIMD команди з префіксами MVEX і VEX, але при цьому вони не підтримували AVX.
  • Неруйнівні операції. Набір AVX інструкцій використовує триоперандний синтаксис. Наприклад, замість a = a + b можна використовувати c = a + b, при цьому регістр a залишається незміненим. У випадках, коли значення a використовується далі в обчисленнях, це підвищує продуктивність, оскільки позбавляє від необхідності зберігати перед обчисленням і відновлювати після обчислення регістр, що містив a, з іншого регістра або пам'яті.
  • Для більшості нових інструкцій відсутні вимоги до вирівнювання операндів в пам'яті. Однак, рекомендується стежити за вирівнюванням на розмір операнда, щоб уникнути значного зниження продуктивності.
  • Набір інструкцій AVX містить в собі аналоги 128-бітних SSE інструкцій для дійсних чисел. При цьому, на відміну від оригіналів, збереження 128-бітного результату буде обнуляти старшу половину YMM регістра. 128-бітові AVX інструкції зберігають інші переваги AVX, такі як нова схема кодування, триоперандний синтаксис і невирівняний доступ до пам'яті. Рекомендується відмовитися від старих SSE інструкцій на користь нових 128-бітних AVX інструкцій, навіть якщо достатньо двох операндів.

Нова схема кодування

[ред. | ред. код]

Нова схема кодування інструкцій VEX[en] використовують префікси VEX. Існують два таких префікси, довжиною 2 і 3 байти. Для 2-о байтового VEX префікса перший байт дорівнює 0xC5, для 3-и байтового 0xC4. У 64-бітному режимі перший байт VEX префікса унікальний. У 32-бітному режимі виникає конфлікт з інструкціями LES і LDS, який дозволяється старшим бітом другого байта, він має значення тільки в 64-бітному режимі, через непідтримувані форми інструкцій LES і LDS. Довжина наявних AVX інструкцій, разом з VEX префіксом, не перевищує 11 байт.

Нові інструкції

[ред. | ред. код]
Інструкція Опис
VBROADCASTSS, VBROADCASTSD, VBROADCASTF128 Копіює 32-х, 64-х або 128-ми бітний операнд з пам'яті в усі елементи векторного регістра XMM або YMM.
VINSERTF128 Заміщає молодшу або старшу половину 256-ти бітного регістра YMM значенням 128-ми бітного операнда. Інша частина регістра-одержувача не змінюється.
VEXTRACTF128 Витягує молодшу або старшу половину 256-ти бітного регістра YMM і копіює в 128-ми бітний операнд-призначення.
VMASKMOVPS, VMASKMOVPD Умовно зчитує будь-яку кількість елементів з векторного операнда з пам'яті в регістр-одержувач, залишаючи інші елементи неліченими і обнуляючи відповідні їм елементи регістра-одержувача. Також може умовно записувати будь-яку кількість елементів з векторного регістра в векторний операнд в пам'яті, залишаючи інші елементи операнда пам'яті незміненими
VPERMILPS, VPERMILPD Переставляє 32-х або 64-х бітові елементи вектора згідно операнду-селектору (з пам'яті або з регістра).
VPERM2F128 Переставляє 4 128-бітних елементи двох 256-бітних регістрів у 256-бітний операнд-призначення з використанням безпосередньої константи (imm) як селектора.
VZEROALL Обнуляє всі YMM регістри і позначає їх як невикористовувані. Використовується при перемиканні між 128-ми бітним режимом і 256-ти бітовим.
VZEROUPPER Обнуляє старші половини всіх регістрів YMM. Використовується при перемиканні між 128-ми бітним режимом і 256-ти бітовим.

Також в специфікації AVX описана група інструкцій PCLMUL (Parallel Carry-Less Multiplication, Parallel CLMUL)

  • PCLMULLQLQDQ xmmreg,xmmrm [rm: 66 0f 3a 44 /r 00]
  • PCLMULHQLQDQ xmmreg,xmmrm [rm: 66 0f 3a 44 /r 01]
  • PCLMULLQHQDQ xmmreg,xmmrm [rm: 66 0f 3a 44 /r 02]
  • PCLMULHQHQDQ xmmreg,xmmrm [rm: 66 0f 3a 44 /r 03]
  • PCLMULQDQ xmmreg,xmmrm,imm [rmi: 66 0f 3a 44 /r ib]

Застосування

[ред. | ред. код]

Підходить для інтенсивних обчислень з рухомою комою в мультимедіа програмах та наукових завданнях. Там, де можлива більш висока ступінь паралелізму, збільшує продуктивність з дійсними числами.

Підтримка в операційних системах

[ред. | ред. код]

Використання YMM-регістрів вимагає підтримки з боку операційної системи. Наступні системи підтримують регістри YMM:

  • Linux: підтримується, починаючи з версії ядра 2.6.30,[5] що з'явилася 9 червня 2009 року.[6]
  • Windows 7: підтримка додана в Service Pack 1
  • Windows Server 2008 R2: підтримка додана в Service Pack 1

AVX2

[ред. | ред. код]

AVX-512

[ред. | ред. код]

Див. також

[ред. | ред. код]

Джерела

[ред. | ред. код]
  1. ↑ Kanter, David (25 вересня 2010). Intel's Sandy Bridge Microarchitecture. www.realworldtech.com (амер.). Архів оригіналу за 16 серпня 2019. Процитовано 17 лютого 2018.
  2. ↑ Hruska, Joel (24 жовтня 2011). Analyzing Bulldozer: Why AMD's chip is so disappointing - Page 4 of 5 - ExtremeTech. ExtremeTech (амер.). Архів оригіналу за 16 серпня 2019. Процитовано 17 лютого 2018.
  3. ↑ James Reinders (23 липня 2013), AVX-512 Instructions, Intel, архів оригіналу за 31 березня 2015, процитовано 20 серпня 2013
  4. ↑ Intel Xeon Phi Processor 7210 (16GB, 1.30 GHz, 64 core) Product Specifications. Intel ARK (Product Specs). Архів оригіналу за 7 вересня 2017. Процитовано 16 березня 2018.
  5. ↑ x86: add linux kernel support for YMM state, процитовано 13 липня 2009
  6. ↑ Linux 2.6.30 - Linux Kernel Newbies, архів оригіналу за 5 квітня 2012, процитовано 13 липня 2009
Помилка цитування: Тег <ref> з назвою "FogMicro", визначений у <references>, не використовується в попередньому тексті.


{{{alt}}} Це незавершена стаття про апаратне забезпечення.
Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.
Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=AVX&oldid=40378314#AVX-512