SIMD

对处理器来说指令集是赋予硬件活力的催化剂，就像灵魂之于肉体。因此，AMD与Intel在指令集研发的斗争上从来没有停息过，只是随着AMD的推土机微架构逐渐浮出水面，x86领域的SIMD(Single Instruction Multiple Data单指令多数据流)指令之争将暂时告一段落。 据现有消息来看推土机架构的指令集规格比Sandy Bridge乃至后续的Ivy Bridge都要完整。这不禁让人好奇，以XOP、FMA4 等为代表的AMD新一代指令集到底有何特点和优势，能有如此的前瞻性。

Bulldozer（推土机）是AMD继使用了多年的K10 micro architecture（微架构）后全新一代的微架构。从AMD给出的官方资料来看 AMD除了在Bulldozer上实现自家的 XOP、FMA4以及CVT16指令外，还将完整地支持Intel Sandy Bridge上的所有指令集。除了以前的MMX和SSE系列指令，还将包括新的SSE4.1、SSE4.2、AVX、AES和CLMUL 指令集。

Bulldozer和Sandy Bridge架构的指令集对比介绍
1.Sandy Bridge支持的指令集

Sandy Br idge微架构的处理器已经在2011年1月发布了，在SIMD指令方面Sandy Bridge微架构的处理器支持新一代的AVX（Advanced Vector Extensions高级适量扩展）、AES或者说AES-NI（Advanced Encryption Standard New Instructions高级加密标准指令）以及CLMUL指令，但并不提供对FMA指令的支持。从Intel给出的资料显示，在下一代微架构Ivy Bridge上FMA指令也不会得到支持，要到Haswell微架构才会将FMA指令集加入到支持列表中。

2.Bulldozer支持的指令集

AMD即将登场的推土机架构处理器，桌面产品代号为Zambezi，在SIMD指令方面推土机微架构将完整地支持Intel新一代的AVX、AES以及CLMUL指令，并对SSE系列的扩展指令进行了补充支持，包括SSSE3、SSE4.1和SSE4.2指令集。此外，除了继承自己的老指令集，还会提供包括XOP、FMA4以及CVT16指令集在内的新指令集。实际上XOP、FMA4和CVT16指令集是从SSE5发展改良而来的，使用了AVX指令的设计方案，可以理解为是对AVX指令集的补充。值得注意的是，对于CVT16指令集AMD官方没有文档化，还不能肯定推土机架构处理器是否能支持。

从SSE5和AVX开始的新一代指令集之争
在对x86指令集背景知识有所了解后，我们进入本文所要讲的主角——XOP系列指令集。由于XOP系列指令集算是AVX的扩充版，所以笔者将尝试带领读者深入探索，对比AVX与XOP系列指令的底层知识。

XOP、FMA4以及CVT16指令是由SSE5演变发展而来，可是SSE5指令集已经不存在了，AMD改变了SSE5指令集的设计方案，它的指令编码方式使用了AVX的编码规则，以达到兼容AVX指令的方案。也因此，XOP指令与AVX指令不存在冲突，你甚至可以将XOP、FMA和CVT16指令集可以看作是对AVX指令集的补充。

实际上XOP、FMA4、CVT16以及FMA、AES（AES-NI）、CLMUL指令都使用了AVX的指令编码设计方式。从这方面来看AVX统一了新一代SIMD指令的编码设计方案，这完全有别于早前的SSE系列仅以指令来区别的指令集形式。从这个趋势看AVX的指令集编码设计方案将在x86处理器平台上统冶相当长的时间，换句话说Intel又掌握了未来相当长时间内x86架构指令集设计的主动权。

AMD新指令集得从 AVX系指令集说起
Intel 的AVX系指令集包括下面4个子集：

(1) AVX指令集：新一代的SIMD指令

(2) FMA指令集：新一代的fused-multiply-add SIMD指令

(3) AES-NI指令集：新的指令由原SSE指令演变而来

(4) CLMUL指令集：新的指令由原SSE指令演变而来

这些指令集都统一使用了AVX指令的编码设计规则，FMA是全新的子集，而AES-NI与 CLMUL指令由原有的SSE系列指令演变而来，因此它们既有SSE版本，也有全新的AVX版本。推土机完整地支持AVX，实现的指令与Intel的AVX完全兼容。因此这里描述的AVX指令内容既适合Intel也同样适合AMD。

AVX在规格方面，提供了共365条指令，其中包括：

提供了35条256位的double-precision（双精度）和single-precision（单精度）浮点vector运算。覆盖了9类运算：

add（加）：例如 vaddps指令

subtract（减）：例如vsubps指令

multiply（乘）：例如vmulps指令

divide（除）：例如vdivps指令

square-root（平方根）：vsqrtps指令

compare（比较）：例如vcmpps指令

max（求最大值）：例如vmaxps指令

min（求最小值）：例如vminps指令

round（舍入）：例如vroundps指令

提供了57条256位非运算类的数据处理指令，其中包括了39条256位数据处理指令和18条新提供的256位vector数据处理指令