英特尔x86指令集演进的下一步：AVX10、APX

2023-07-31 09:58:09来源：cnbeta

(资料图)

英特尔公司正在为该公司认为是原始 x86 指令集体系结构（ISA）发展的"下一个重要步骤"做准备。这家圣克拉拉公司正在扩大通用 x86 操作的寄存器数量，同时推出基于著名的 AVX-512 ISA 的全新、包罗万象的矢量指令集。

正如英特尔公司为开发人员提供的官方网站所解释的那样，x86 架构目前广泛应用于数据中心、个人电脑和其他各种需要性能导向型 CPU 和繁重计算工作量的环境中。最初的 x86 ISA 于 1978 年通过 8086 CPU 推出，只有 8 个 16 位通用寄存器，后来寄存器的数量增加了一倍，大小增加了四倍。

寄存器在中央处理器中起着至关重要的作用，因为它们存储着处理器在任何给定时刻都在积极处理的数据位。因此，英特尔公司将高级性能扩展（APX）技术视为 x86 ISA 的重要发展步骤。它扩展了整个 x86 指令集，允许访问更多的寄存器，并引入了新的功能来提高 CPU 的整体性能。

英特尔公司称，APX 将通用 x86 寄存器的数量翻了一番，从 16 个增加到 32 个，为编译器提供了更多的数据存储空间。该公司解释说，与根据英特尔 x64 ISA"基准"编译的二进制程序相比，APX 编译的代码"加载次数减少 10%，存储次数减少 20%以上"。

简单地说，与复杂的加载和存储操作相比，寄存器访问速度更快，消耗的动态功耗"大大降低"。在下一代英特尔 CPU 型号中，效率的提高可能会带来更高的性能水平。APX 还将扩展 x86 ISA 的条件指令集，该指令集最早是在奔腾 Pro 处理器中通过 CMOV/SET 指令引入的。

这些指令被当今的编译器广泛使用，而 APX 似乎提高了英特尔 CPU 的分支预测能力。据英特尔公司称，程序员只需重新编译代码，就可以利用 APX 的功能，因为不需要修改源代码。APX 再次证明了"x86 可变长度指令编码"的优势，新功能通过对底层芯片进行"增量更改"来增强整个 ISA，从而在硬件中解码指令。

除 APX 外，未来几代英特尔 CPU 还将包含新的 AVX10 ISA。正如官方文件中解释的那样，这项技术是英特尔在 2013 年首次提出的 AVX-512 向量指令集的全新主要实现。新的 ISA 将在所有英特尔 CPU 架构上建立一个"通用、融合的矢量指令集"，使其在未来的所有处理器上都能得到支持，包括高性能内核（P-cores）和高效内核（E-cores）。

英特尔最初在第12代酷睿消费级CPU上引入了对AVX-512矢量指令的支持，但这些指令只适用于P核单元，后来通过固件微码更新意外禁用了这些指令。事实证明，x86 ISA 的矢量扩展在试图模拟复杂的现代游戏机架构（如 PlayStation 3 (RPCS3)）的开发人员中非常受欢迎。

x86 ISA 的 AVX10 扩展将支持以前引入的所有 AVX（矢量）指令扩展，最大矢量寄存器长度为 256 位。最初的 AVX10 版本（AVX10.1）不包含任何新指令；其唯一目的是方便从 AVX-512 过渡到适当的、全核兼容（P 核、E 核）的 AVX10 实现（即 AVX10.2）。

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