指令集

计算机指令就是指挥机器工作的指示和命令，程序就是一系列按一定顺序排列的指令，执行程序的过程就是计算机的工作过程。指令集，就是CPU中用来计算和控制计算机系统的一套指令的集合，而每一种新型的CPU在设计时就规定了一系列与其他硬件电路相配合的指令系统。而指令集的先进与否，也关系到CPU的性能发挥，它也是CPU性能体现的一个重要标志。指令的强弱也是CPU的重要指标，指令集是提高微处理器效率的最有效的工具之一。从现阶段的主流体系结构讲，指令集可分为复杂指令集和精简指令集两部分。

常见的指令集有：Intel的x86，EM64T，MMX，SSE，SSE2，SSE3，SSSE3 (Super SSE3)，SSE4A，SSE4.1，SSE4.2，AVX，AVX2，AVX-512，VMX等指令集；和AMD的x86，x86-64，3D-Now!指令集

其中AVX全称是Advanced Vector Extension，高级矢量扩展

在2010年4月的IDF2010上，英特尔演示了AVX的应用，在两个不同平台上动态跟踪刘翔运行服上的五星红旗，结果显示，支持AVX的系统视频跟踪的用时为14秒，比不支持AVX的系统快了21秒，性能提升了60%以上。最后AMD为了不让广大程序员精神分裂，无奈宣布支持AVX。

英特尔AVX指令集主要在以下几个方面得到扩充和加强：

• 支持256位矢量计算，浮点性能最大提升2倍
• 增强的数据重排，更有效存取数据
• 支持3操作数和4操作数，在矢量和标量代码中能更好使用寄存器
• 支持灵活的不对齐内存地址访问
• 支持灵活的扩展性强的VEX编码方式，可减少代码。

比SSE4浮点性能最大提升了2倍。

在2011年发布的AVX2则在此基础上加入了以下新内容：

• 整数SIMD指令扩展至256位
• 2个新FMA单元及浮点FMA指令
• 离散数据加载指令“gather”
• 新的位移和广播指令

2013年，英特尔正式发布了AVX-512指令集，和之前的 AVX/AVX2一样（只是为了迷惑大家，用位数512命名下一代），AVX-512（个人觉得也可以叫AVX3）是一组新的指令集，都属于向量运算指令，将指令宽度进一步扩展到了512bit，相比AVX2在数据寄存器宽度、数量以及FMA单元的宽度都增加了一倍，所以在每个时钟周期内可以打包32 次双精度和 64 次单精度浮点运算，或者8个 64 位和16个 32 位整数，因此在图像/音视频处理、数据分析、科学计算、数据加密和压缩以及人工智能/深度学习等密集型计算应用场景中，会带来前所未有的强大性能表现，理论上浮点性能翻倍，整数计算则增加约33%的性能。

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