1.查看CPU所支持的指令集

• 對于windows系統(tǒng)，可借助CPU-Z工具，可查看當(dāng)前CPU所支持的指令集：
  
• 對于Linux系統(tǒng)，可運行cat /proc/cpuinfo | grep flags來查看當(dāng)前CPU所支持的指令集：
  

由此可知，Intel i7-7700CPU支持AVX2指令集，但是不支持AVX-512指令集。
AVX512-IFMA為Intel AVX512指令集的一個extension擴展集，主要用于加速整數(shù)運算。
根據(jù)https://medium.com/@hdevalence/even-faster-edwards-curves-with-ifma-8b1e576a00e9 可知，其基于AVX512-IFMA的實現(xiàn)是AVX2速度的1.5倍。

目前支持AVX512-IFMA指令集的CPU主要有Cannon Lake（如Intel? Core™ i3-8121U Processor）和Ice Lake系列處理器：

2. SIMD

SIMD的全稱為：Single Instruction stream Multiple Data streams，對應(yīng)的中文名為：單指令流多數(shù)據(jù)流。
SIMD為并行計算中的一種。
計算機架構(gòu)Flynn分類法（1966年提出），根據(jù)指令流和數(shù)據(jù)流的并發(fā)數(shù)量分為：

• Single instruction stream single data stream(SISD)，典型的串行機。
• Single instruction stream multiple data streams(SIMD)，即單一指令可同時操作多個不同的數(shù)據(jù)流。指令可以pipeline方式順序執(zhí)行，也可通過多個功能單元并行執(zhí)行。
• Multiple instruction streams single data stream(MISD)，多條指令對應(yīng)一個數(shù)據(jù)流。該架構(gòu)除用于容錯場景外（如多個系統(tǒng)同時操作相同的數(shù)據(jù)流，必須達(dá)成相同的結(jié)果），不常用。
• Multiple instruction streams multiple data streams(MIMD)，多個自治處理器同時對不同的數(shù)據(jù)執(zhí)行不同的指令。MIMD包括多核超標(biāo)量處理器和分布式系統(tǒng)。

3. AVX

AVX為在CPU處理器上實現(xiàn)SIMD操作的指令集。主要衍化流程為：

• AVX，全稱為：Advanced Vector Extensions（又名，Sandy Bridge New Extensions）,是Intel和AMD微服務(wù)器x86指令集的extension擴展。

• AVX2擴充到了支持256bit的整數(shù)運算指令，引入了Fused-Multiply-Add(FMA)運算。所謂FMA，即可通過單一指令實現(xiàn) A = A ? B + C A=A*B+C A=A?B+C計算。

• AVX-512通過使用新的EVEX prefix編碼方式，將AVX擴充到了支持512-bit運算。

Intel AVX introduces support for 256-bit wide SIMD registers (YMM0-YMM7 in operating modes that are 32-bit or less, YMM0-YMM15 in 64-bit mode). The lower 128-bits of the YMM registers are aliased to the respective 128-bit XMM registers.
AVX硬件由16個256bitYMM寄存器（YMM0~YMM15）和1個32-bit control/status控制/狀態(tài)MXCSR寄存器組成。其中YMM寄存器的低128位與Intel SSE指令集的128-BIT XMM寄存器復(fù)用。

AVX指令集遵循IEEE-754規(guī)范，其中的32-bit浮點數(shù)為單精度浮點數(shù)（float），64-bit浮點數(shù)為雙精度浮點數(shù)（double）。因為AVX中的YMM寄存器為256-bit，所以若存儲單精度浮點數(shù)32-bit，可存儲8個，若存儲雙精度浮點數(shù)64-bit，可存儲4個。


盡管VGX并不要求內(nèi)存對齊，但是內(nèi)存對齊有助于提升性能。如對于128-bit訪問的16字節(jié)對齊和對于256-bit訪問的32字節(jié)對齊。

MXCSR寄存器的0~5位除非使用LDMXCSR或FXRSTOR命令清理，否則將保持不變，分別代表無效的操作：denormal、除0、overflow、underflow和精度。

4. AVX2指令集

根據(jù)《Intel? Advanced Vector Extensions Programming Reference.pdf》有：

• 1） PMULUDQ – Multiply Packed Unsigned Doubleword Integers
  
  
  
• 2）vpunpckldq- Unpack Low Data
  
  
  
  
  
• 3）vpunpckhdq- Unpack High Data
  
  
  
  
  
• 4）VPSHUFD- Shuffle Packed Doublewords
  
  
  
  
• 5）VPBLENDD – Blend Packed Dwords
  
  
  
• 6）VPERMD – Full Doublewords Element Permutation
  
  
• 7）VPSRLVD——Variable Bit Shift Right Logical
  
  
  

參考資料：
[1] https://www.cpuid.com/softwares/cpu-z.html
[2] https://medium.com/@hdevalence/even-faster-edwards-curves-with-ifma-8b1e576a00e9
[3] https://en.wikipedia.org/wiki/AVX-512
[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Vector_Extensions
[5] https://software.intel.com/en-us/articles/introduction-to-intel-advanced-vector-extensions
[6] https://en.wikipedia.org/wiki/SIMD
[7] 《Intel? Advanced Vector Extensions Programming Reference.pdf》

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的CPU指令集——AVX2的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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