C++性能优化笔记-11-使用向量操作

今天的微处理器有向量指令，这让在一个向量的所有元素上进行操作成为可能。这样叫单指令多数据（SIMD）操作。每个向量的大小可以是64位（MMX），128位（XMM），256位（YMM）和512位（ZMM）。
当需要在大数据集上，对多个数据执行相同的操作，并且程序逻辑也允许时，向量操作是很有用的。例如：图像处理、音频处理、向量和矩阵的数学操作。天然串行的算法，例如排序算法，不大适合向量操作。严重依赖于表查找或要求很多数据交换的算法，例如很多加密算法，是不大适合向量操作。
向量操作依赖于一系列特殊的向量寄存器。不同指令集支持的向量寄存器大小和数目各有不同。可以参考各指令集的数据。
为了高效的访问，不同向量寄存器建议的内存对齐要求也各有不同。
一般，越新的处理器，向量处理也越快。
通常，越小的元素，向量操作越有益。

AVX指令集和YMM寄存器

128位的XMM寄存器被扩展到256位，在AVX指令集中称为YMM。AVX指令集的主要好处是，它允许更大的浮点向量。AVX2指令集也允许256位整数向量。
代码针对AVX指令集编译的话，只能在CPU和操作系统都支持AVX时才能运行。

AVX512指令集和ZMM寄存器

256位的YMM寄存器扩展为512位的ZMM寄存器，在AVX512指令集。AVX512指令集中，64位模式有32个向量寄存器，而32位模式只有8个。因此，AVX512代码最好编译为64位模式。