再見SSE5 AMD宣布支持Intel AVX指令集

2009-05-08 09:53:44

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AMD高級處理器架構師Dave Christie今天在AMD開發(fā)者博客上宣布，AMD公司本周已經決定，將支持Intel提出的AVX（高級矢量擴展）指令集，同時采用AVX架構重新 改寫AMD的SSE5指令集，重定義為XOP（eXtended Operations指令擴展），CVT16（半精度浮點轉換）以及FMA4（4操作數(shù)乘加）。

讓我們先來回顧一下此事的來龍去脈。2007年8月，AMD搶先宣布了SSE5指令集（之前從SSE到SSE4 均為Intel制定），當時表示該指令集將于2009年推出的Bulldozer處理器中采用。但Intel隨即表示，不會支持SSE5。轉而在2008 年3月，Intel宣布了Sandy Bridge微架構（Intel Tick-Tock策略：45nm Nehalem -? 32nm Westmere - 32nm Sandy Bridge），其中將引入全新的AVX指令集。4月份，Intel公布了AVX指令集規(guī)范，隨后開始不斷進行更新。而到了08年11月，AMD的最新路線圖顯示，Bulldozer已經推遲到了2011年推出。

根據(jù)Dave Christie的說法，AMD在2007年宣布的SSE5指令集主要包括以下幾項革新：3操作數(shù)指令甚至4操作數(shù)指令，置換與條件移動指令，乘加指令以及其他一系列解決現(xiàn)有SSE指令集缺陷的新指令。

而Intel在2008年4月公布的AVX指令集中，同樣包含了SSE5指令集的多項新特性，包括3操作數(shù)指令/4操作數(shù)指令支持，乘加指令以及部分置換指令等，但實現(xiàn)形式與SSE5不同。并且，AVX指令集還加入了一些SSE5中沒有的新特性：SIMD浮點指令長度加倍，為舊版SSE指令增加3操作數(shù)指令支持，為未來的指令擴展預留大量OpCode空間等。

由于SSE5和AVX指令集功能類似，并且AVX包含更多的優(yōu)秀特性，因此AMD決定支持AVX指令集，避免讓軟件開發(fā)者因為要面對兩套不同指令集而徒增開發(fā)難度。

不過，由于AVX指令集的制定權在Intel手中，未來還可能進行修改。AMD只能保證，其首款支持AVX指令集產品支持目前的最新版本：2009年1月發(fā)布的AVX第五版規(guī)范。并且，F(xiàn)MA乘加指令只支持到2008年8月的AVX第三版規(guī)范。

再來看FMA的問題。AMD此前在SSE5中就對FMA乘加指令進行了深入的開發(fā)，而Intel在2008年12月對AVX中的該指令定義進行了大幅度修改，僅支持3操作數(shù)乘加。AMD對此并不贊同，因此將保留舊版定義，并將其重新命名為FMA4（4操作數(shù)乘加）。在應用初期，AMD處理器中支持的FMA4將和Intel處理器FMA指令擁有不同的CPUID標簽。而未來AMD也準備支持Intel的新版FMA定義，讓其和FMA4并存。

和FMA的分歧類似，SSE5中還有一些和AVX并不包含的指令功能。AMD當然不舍得全盤放棄SSE5，因此將其中的特色功能采用AVX的指令架構重新定義，命名為XOP指令集擴展。

XOP保留的原SSE5指令包括：

Horizontal integer add/subtract水平整數(shù)加減

Integer multiply/accumulate整數(shù)乘加

Shift/rotate with per-element counts矢量元素轉移/旋轉

Integer compare整數(shù)比較

Byte permute置換

Bit-wise conditional move條件轉移

Fraction extract片段提取

Half-precision convert半精度轉換

簡單來說，未來的AMD處理器將支持：

1. Intel的AVX指令集（FMA指令為低版本）。

2. XOP指令集擴展：即SSE5指令集中不被AVX包含的部分，采用AVX架構重寫。

3. FMA4指令，未來可能兼容Intel的新版FMA指令。

AMD表示，支持這些新版指令的AMD64 SimNow！模擬器很快就會推出。實際產品方面，雖然在此文中沒有提及，但預計現(xiàn)計劃2011年的Bulldozer很可能是首款支持這批新指令集的 AMD處理器。而Intel支持AVX指令集的32nm Sandy Bridge處理器將于2010年面世。

Intel的SSE4.1包含47條指令，AMD的SSE4A支持其中的45條，但還包含Intel的SSE4.1中所沒有的4條AMD自己原創(chuàng)的指令，之后Intel又在SSE4.2中加入了7條新指令以實現(xiàn)類似及更多的功能。綜合下來，Intel的SSE4.1+SSE4.2共有54條指令，其中AMD的SSE4A直接支持的指令有46條，實現(xiàn)類似功能的指令有1條（對應SSE4.2中的4條指令），無法兼容的指令有4條，相比Intel多實現(xiàn)的指令2條?？偟膩碚f，差別不大。