AVX指令集

高级向量扩展指令集（英语：Advanced Vector Extensions，简称AVX）是x86架构微处理器中的指令集，由英特尔在2008年3月提出，并在2011年第一季度发布的Sandy Bridge系列处理器中首次支持^[1]。AMD在随后的2011年第三季度发布的Bulldozer系列处理器中开始支持AVX^[2]。AVX指令集提供了新的特性、指令和编码方案。

AVX是X86指令集的SSE延伸架构，如IA16至IA32般的把寄存器XMM 128bit提升至YMM 256bit，以增加一倍的运算效率。此架构支持了三运算指令（3-Operand Instructions），减少在编码上需要先复制才能运算的动作。在微码部分使用了LES LDS这两少用的指令作为延伸指令Prefix。^{[查证请求]}

AVX2指令集将大多数整数命令操作扩展到256位，并引入了熔合乘法累积（FMA）运算。AVX-512则使用新的EVEX前缀（英语：EVEX prefix）编码将AVX指令进一步扩展到512位。Intel Xeon Scalable处理器支持AVX-512。

支持

CPU对AVX指令集的支持情况

• 英特尔
  • Sandy Bridge（2011年Q1）及更新的的处理器（除赛扬和奔腾）均支持^[3]
  • Tiger Lake（2020年Q3）及更新的的奔腾和赛扬处理器均支持^[4]
• AMD:
  • 推土机微架构（2011年Q4）及更新的处理器均支持^[5]

• 威盛电子
  • Nano QuadCore
  • Eden X4
• 兆芯:
  • 基于五道口架构的处理器（KX-5000及KH-20000）^[6][7]

编译器和汇编器对AVX指令集的支持情况

• Absoft（英语：Absoft）编译器支持-mavx选项
• Free Pascal编译器从2.7.1版本开始为AVX和AVX2提供-CfAVX和-CfAVX2选项
• Delphi从RAD studio v11.0 Alexandria版本开始支持AVX2和AVX512^[8]
• GNU汇编器从GNU Binutils 2.19版本开始支持AVX^[9]
• 4.6版本的GCC和11.1版本的Intel编译器包开始支持AVX
• Open64编译器从4.5.1版本开始使用-mavx标志支持AVX
• PathScale编译器支持-mavx选项
• Vector Pascal（英语：Vector Pascal）编译器通过-cpuAVX32选项支持AVX
• Visual Studio 2010/2012 编译器通过内联函数（intrinsic）和 /arch:AVX选项支持AVX
• NASM从2.03版本开始支持 AVX，并在 2.04 版本中，进行了许多与 AVX 相关的错误修复和更新^[10]

操作系统对AVX指令集的支持情况

AVX通过256 位宽的YMM寄存器添加了新的寄存器状态，因此需要操作系统显式支持，以在上下文切换时正确保存和恢复AVX的扩展寄存器。以下操作系统版本支持 AVX：

• DragonFly BSD：在2013年初添加支持
• FreeBSD：在2012年1月21日提交的补丁中添加支持，^[11]该补丁包含在9.1稳定版中^[12]
• Linux：内核版本2.6.30（发布于2009年6月9日^[13]）开始支持^[14]
• macOS：从10.6.8版本（Snow Leopard，发布于2011年6月23日）开始支持。^[15]macOS Ventura 不支持没有AVX2指令集的 x86 处理器^[16]
• OpenBSD：在2015年3月21日添加支持^[17]
• Solaris：在 Solaris 10 Update 10 和 Solaris 11 中开始支持。
• Windows：在 Windows 7 SP1（KB976932）、Windows Server 2008 R2 SP1、^[18]Windows 8、Windows 10 中提供支持
  • Windows Server 2008 R2 SP1 结合 Hyper-V 需要热修复（KB2568088）以支持 AMD AVX（Opteron 6200 和 4200 系列）处理器
  • Windows XP 和 Windows Server 2003 在内核驱动和用户应用程式中都不支持 AVX

参见

• 汇编语言
• MMX
• SSE
• 内存保护扩展（英语：Memory Protection Extensions）
• AVX-512
• AES指令集

参考资料

1. Kanter, David. Intel's Sandy Bridge Microarchitecture. www.realworldtech.com. September 25, 2010 [February 17, 2018]. （原始内容存档于2019-08-16） （美国英语）.
2. Hruska, Joel. Analyzing Bulldozer: Why AMD's chip is so disappointing - Page 4 of 5 - ExtremeTech. ExtremeTech. October 24, 2011 [February 17, 2018]. （原始内容存档于2019-08-16） （美国英语）.
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] （英语）.
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. （原始内容 (PDF)存档于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]

外部链接

• Intel Intrinsics Guide（页面存档备份，存于互联网档案馆）