AVX指令集

進階向量擴充指令集（英語：Advanced Vector Extensions，簡稱AVX）是x86架構微處理器中的指令集，由英特爾在2008年3月提出，並在2011年第一季度發佈的Sandy Bridge系列處理器中首次支援^[1]。AMD在隨後的2011年第三季度發佈的Bulldozer系列處理器中開始支援AVX^[2]。AVX指令集提供了新的特性、指令和編碼方案。

AVX是X86指令集的SSE延伸架構，如IA16至IA32般的把暫存器XMM 128bit提升至YMM 256bit，以增加一倍的運算效率。此架構支援了三運算指令（3-Operand Instructions），減少在編碼上需要先複製才能運算的動作。在微碼部分使用了LES LDS這兩少用的指令作為延伸指令Prefix。^{[查證請求]}

AVX2指令集將大多數整數命令操作擴充到256位，並引入了熔合乘法累積（FMA）運算。AVX-512則使用新的EVEX字首（英語：EVEX prefix）編碼將AVX指令進一步擴充到512位元。Intel Xeon Scalable處理器支援AVX-512。

支援

CPU對AVX指令集的支援情況

• 英特爾
  • Sandy Bridge（2011年Q1）及更新的的處理器（除賽揚和奔騰）均支援^[3]
  • Tiger Lake（2020年Q3）及更新的的奔騰和賽揚處理器均支援^[4]
• AMD:
  • 推土機微架構（2011年Q4）及更新的處理器均支援^[5]

• 威盛電子
  • Nano QuadCore
  • Eden X4
• 兆芯:
  • 基於五道口架構的處理器（KX-5000及KH-20000）^[6][7]

編譯器和組譯器對AVX指令集的支援情況

• Absoft（英語：Absoft）編譯器支援-mavx選項
• Free Pascal編譯器從2.7.1版本開始為AVX和AVX2提供-CfAVX和-CfAVX2選項
• Delphi從RAD studio v11.0 Alexandria版本開始支援AVX2和AVX512^[8]
• GNU組譯器從GNU Binutils 2.19版本開始支援AVX^[9]
• 4.6版本的GCC和11.1版本的Intel編譯器套件開始支援AVX
• Open64編譯器從4.5.1版本開始使用-mavx標誌支援AVX
• PathScale編譯器支援-mavx選項
• Vector Pascal（英語：Vector Pascal）編譯器通過-cpuAVX32選項支援AVX
• Visual Studio 2010/2012 編譯器通過行內函數（intrinsic）和 /arch:AVX選項支援AVX
• NASM從2.03版本開始支援 AVX，並在 2.04 版本中，進行了許多與 AVX 相關的錯誤修復和更新^[10]

作業系統對AVX指令集的支援情況

AVX通過256 位寬的YMM暫存器添加了新的暫存器狀態，因此需要作業系統顯式支援，以在上下文交換時正確儲存和恢復AVX的擴充暫存器。以下作業系統版本支援 AVX：

• DragonFly BSD：在2013年初添加支援
• FreeBSD：在2012年1月21日提交的修補程式中添加支援，^[11]該修補程式包含在9.1穩定版中^[12]
• Linux：內核版本2.6.30（發佈於2009年6月9日^[13]）開始支援^[14]
• macOS：從10.6.8版本（Snow Leopard，發佈於2011年6月23日）開始支援。^[15]macOS Ventura 不支援沒有AVX2指令集的 x86 處理器^[16]
• OpenBSD：在2015年3月21日添加支援^[17]
• Solaris：在 Solaris 10 Update 10 和 Solaris 11 中開始支援。
• Windows：在 Windows 7 SP1（KB976932）、Windows Server 2008 R2 SP1、^[18]Windows 8、Windows 10 中提供支援
  • Windows Server 2008 R2 SP1 結合 Hyper-V 需要熱修復（KB2568088）以支援 AMD AVX（Opteron 6200 和 4200 系列）處理器
  • Windows XP 和 Windows Server 2003 在內核驅動和用戶應用程式中都不支援 AVX

參見

• 匯編語言
• MMX
• SSE
• 主記憶體保護擴充（英語：Memory Protection Extensions）
• AVX-512
• AES指令集

參考資料

1. Kanter, David. Intel's Sandy Bridge Microarchitecture. www.realworldtech.com. September 25, 2010 [February 17, 2018]. （原始內容存檔於2019-08-16） （美國英語）.
2. Hruska, Joel. Analyzing Bulldozer: Why AMD's chip is so disappointing - Page 4 of 5 - ExtremeTech. ExtremeTech. October 24, 2011 [February 17, 2018]. （原始內容存檔於2019-08-16） （美國英語）.
3. Intel Offers Peek at Nehalem and Larrabee. ExtremeTech. March 17, 2008.
4. Intel® Celeron® 6305 Processor (4M Cache, 1.80 GHz, with IPU) Product Specifications. ark.intel.com. [2020-11-10] （英語）.
5. Butler, Michael; Barnes, Leslie; Das Sarma, Debjit; Gelinas, Bob. Bulldozer: An Approach to Multithreaded Compute Performance (PDF). IEEE Micro. March–April 2011, 31 (2): 6–15. S2CID 28236214. doi:10.1109/MM.2011.23. （原始內容 (PDF)存檔於May 19, 2024）.
6. 开胜® KH-20000系列处理器 - 兆芯. www.zhaoxin.com. [2024-10-31].
7. 开先® KX-5000系列处理器 - 兆芯. www.zhaoxin.com. [2024-10-31].
8. What's New - RAD Studio. docwiki.embarcadero.com. [2021-09-17].
9. GAS Changes. sourceware.org. [2024-05-03].
10. NASM - The Netwide Assembler, Appendix C: NASM Version History. nasm.us. [2024-05-03].
11. Add support for the extended FPU states on amd64, both for native 64bit and 32bit ABIs, svnweb.freebsd.org, January 21, 2012 [January 22, 2012]
12. FreeBSD 9.1-RELEASE Announcement. [May 20, 2013].
13. Linux 2.6.30 - Linux Kernel Newbies, [July 13, 2009]
14. x86: add linux kernel support for YMM state, [July 13, 2009]
15. Twitter, [June 23, 2010]
16. Devs are making progress getting macOS Ventura to run on unsupported, decade-old Macs. August 23, 2022.
17. Add support for saving/restoring FPU state using the XSAVE/XRSTOR., [March 25, 2015]
18. Floating-Point Support for 64-Bit Drivers, [December 6, 2009]

外部連結

• Intel Intrinsics Guide（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）