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英特爾為後續晶片添加新的x86與向量指令

2023年07月27日 首頁 » 熱門科技

重大變化正在我們身邊悄然發生。

英特爾為後續晶片添加新的x86與向量指令

英特爾最新公布x86指令集架構的兩組擴展,其中一組用於提高通用代碼性能,另一組則為後續晶片提供通用向量指令集。

英特爾開發者網站上披露相關細節,其中展示的高級性能擴展(Intel APX)進一步充實了x86指令集,可以訪問更多寄存器和其他用於提高通用性能的功能。與此同時,高級向量擴展10(即Intel AVX 10)則被描述為「現代向量指令集架構」,並將在未來的英特爾處理器上得到支持。

APX代表英特爾對其未來架構的重大規模性舉措。其主要特點是將通用寄存器的數量從16個增加到32個。寄存器數量的增加,意味著各種值的往來移動次數更少,英特爾稱這種方式能夠提高性能表現。

具體來說,它允許編譯器將更多值保存在寄存器內,因此與現有指令集相比,在編譯相同代碼時使用APX的代碼能將內存加載次數減少10%,存儲需求則有望降低20%。

換言之,CPU可以把更多時間用於計算,而非處理數據移動。而寄存器訪問也擺脫了以往複雜的加載和存儲操作,在提升速度的同時降低功耗。

英特爾解釋稱,新的通用寄存器將支持XSAVE,就是說它們能夠在上下文切換期間通過XSAVE/XRSTOR序列自動保存和恢復。由於寄存器能夠利用之前配合現被棄用的Intel MPX擴展的寄存器分配空間,因此不再需要額外的XSAVE區域。

APX還新增了加載、存儲和比較/測試指令的條件形式,用於應用軟體應用因條件分支預測錯誤而造成的性能損失。這些是通過對舊有指令添加EVEX前綴擴展來實現的。

根據英特爾的介紹,開發人員可以重新編譯代碼來使用APX,而且預計無需對源代碼做出修改。

外媒已經詢問英特爾將何時在處理器晶片中引入新的APX指令,在得到答覆後將第一時間帶來更新。

英特爾還指出,AVX10是自AVX-512推出以來,首次重大向量指令集更新。其作用是為全部英特爾架構提供通用的聚合向量指令集,因此將在所有後續處理器上得到支持,包括性能核心(P核心)與能效核心(E核心)。

AVX10基於英特爾AVX-512功能集,支持所有指令向量長度(128、256及512),以及標量和opmask指令。

AVX 10的特別之處,在於其「聚合」版本似乎將在所有英特爾處理器間通用,且最大向量長度為256位並具有32位opmask寄存器。此版本也被稱為英特爾AVX10/256。

部分P核處理器將繼續提供對512位向量和64位opmask寄存器的支持,「適用於可利用額外向量長度的高強度向量計算類應用場景」,此版本被稱為英特爾AVX10/512。

雖然聽起來有點亂,但英特爾似乎打算把這項新功能推廣到所有晶片,藉此為能夠受益的應用場景(例如AI處理)提供基準性能提升,同時簡化開發者對向量指令的支持。

為此,AVX10還引入了對應各版本的指令集枚舉。這是一種奇特的表述,指具有給定AVX10版本號的所有英特爾晶片都將支持相同的功能和指令。

根據英特爾的說法,開發者只需要在關注三個欄位:指示AVX10支持的CPUID功能位、AVX10版本號以及最大向量支持長度。

英特爾還提到,明年推出的Granite Rapids伺服器晶片將作為AVX-512到AVX10之間的過渡產品。其將採用AVX10版本1,其中不包括新的256位向量指令。

AVX10版本2將包含256位指令形式,同時涵蓋新的AI數據類型和轉換、數據移動優化,以及對額外指令的標準化支持。

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