x86 - 不同的mmx，sse和avx版本是相互补充还是超集？

Question

我想我应该熟悉x86 SIMD扩展。但是在我开始之前，我就遇到了麻烦。我无法很好地了解其中哪些仍然相关。

数十年来，x86架构积累了许多数学/多媒体扩展:

MMX

3DNow!

SSE

SSE2

SSE3

SSSE3

SSE4

AVX

AVX2

AVX512

我忘记了什么吗？

新版本是旧版本的超集，反之亦然吗？还是互补？

其中有些被弃用了吗？以下哪项仍然有意义？我听说过有关“旧版SSE”的信息。

其中有些互斥吗？即它们共享相同的硬件部件吗？

我应该一起使用哪个才能最大程度地提高现代Intel / AMD CPU的硬件利用率？为了争辩，我们假设我可以找到适当的用法说明...如果没有其他问题，请使用CPU为我的房子供暖。

Answer 1

我最近更新了SSE，AVX和x86(和SSE2，avx2)的标记Wiki。他们涵盖了很多。 tl; dr摘要:AVX汇总所有以前的SSE版本，并提供这些指令的3操作数版本。也是大多数FP(AVX)和int(AVX2)insns的256b版本。

有关各种SSE版本的摘要，请参见Wikipedia或knm241的更详细的答案。

我们真的不认为这会使SSE过时。更像是将AVX视为相同的旧SSE指令的新版本和更好的版本。它们仍以其非AVX名称(例如PSHUFB，而不是VPSHUFB)存在于引用手册中。您可以混合使用AVX和SSE代码，只要在需要时使用VZEROUPPER即可避免将VEX与non-AVX混合使用而导致性能问题-VEX insns(在Intel上)。因此，您不得不调用可能运行非VEX SSE指令的库，或者您的代码使用SSE FP数学，但是只有在CPU支持的情况下才能运行某些AVX代码，这使您有些烦恼。

如果CPU兼容性不是问题，那么 vector 指令的旧版SSE版本将真正过时，就像现在的MMX一样。如果将VEX编码的128b版本算作AVX(而不是SSE)，AVX / AVX2的各个方面都至少要好一些。有时您仍然会使用128b寄存器，因为您的数据仅以大块的形式出现，但是更经常地使用256b寄存器来一次执行相同运算的数据量是原来的两倍。

SSE / AVX / x87-FP /整数指令都使用相同的执行端口。通过混合它们，您无法并行完成更多工作。 (在Haswell上除外，在Haswell上4个ALU端口之一只能处理非 vector insns，如GP reg ops和branch)。