CPU/GPU真融合！Intel新酷睿權(quán)威評(píng)測(cè)

第三章/第四節(jié) SandyBridge架構(gòu)解析：新增AVX高級(jí)矢量擴(kuò)展指令集

    Westmere相比Nehalem，唯一的改進(jìn)就是新增AES加密解密指令集，在特定應(yīng)用下速度提升非常顯著，但由于一般人很少用到加密和解密應(yīng)用，因此這一改進(jìn)幾乎可以被忽視了。

    現(xiàn)在SandyBridge相比Westmere，在AES指令集的基礎(chǔ)上，又新增了AVX（高級(jí)矢量擴(kuò)展）指令集，這個(gè)指令集就非同一般了，Intel打算用它來逐步取代已經(jīng)服役幾十年的SSE（單指令多數(shù)據(jù)流式擴(kuò)展）指令集，AVX指令集的重要性可見一斑！

    所謂的矢量，就是帶有方向的標(biāo)量……在數(shù)學(xué)上的表現(xiàn)就是多個(gè)參數(shù)的代數(shù)式，也就是多個(gè)標(biāo)量的集合。為了更好地表示多個(gè)標(biāo)量，AVX高級(jí)矢量擴(kuò)展將原有的128位浮點(diǎn)指令擴(kuò)展到了256位，可以同時(shí)處理8個(gè)32位（4字節(jié)）的浮點(diǎn)數(shù)或者一個(gè)256位的數(shù)：

    AVX指令集是和SandyBridge微架構(gòu)緊密結(jié)合的，因此，微架構(gòu)的浮點(diǎn)寄存器也要從128位擴(kuò)展到256位，此外，Load單元也要適應(yīng)一次載入256位的能力，SandyBridge沒有直接擴(kuò)展原有Load單元的位寬，而是通過增加了一個(gè)Load單元來達(dá)到256bit Load的能力，如下圖所示：

    可以看到，在0、1、5端口都增加了256位寬度AVX指令執(zhí)行單元。

    最后，Intel提到了，由于128位SSE指令與256位AVX指令位寬不同，在混合編碼的時(shí)候，指令切換需要進(jìn)行額外的寄存器高位保留操作，因此混用SSE/AVX將會(huì)導(dǎo)致性能損失。應(yīng)盡量向新指令集進(jìn)行遷移。

    最后，Intel給出了在如前所述的4種常見運(yùn)算下的AVX指令集加速比（AVX vs SSE over Sandy Bridge）。可以看出，在硬件環(huán)境不變的情況下，如果軟件支持AVX指令集的話，速度提升可達(dá)1.5-2.5倍之多！

    看來Intel是鐵定決心要改進(jìn)CPU的浮點(diǎn)運(yùn)算能力，SandyBridge的下一代IVYBridge將會(huì)新增FMA指令集，F(xiàn)MA是同時(shí)進(jìn)行一個(gè)乘法和一個(gè)加法的運(yùn)算，在圖形操作上很是常見，相信關(guān)注GPU圖形技術(shù)的朋友們已經(jīng)會(huì)比較熟悉。看得出來未來的處理器，CPU與GPU之間的界限將會(huì)非常模糊了。