不同的 mmx、sse 和 avx 版本是互补的还是彼此的超集？
Are different mmx, sse and avx versions complementary or supersets of each other?
我想我应该熟悉 x86 SIMD 扩展。但在我开始之前，我 运行 遇到了麻烦。我找不到关于其中哪些仍然相关的很好的概述。
x86 架构几十年来积累了大量 math/multimedia 扩展：
- MMX
- 3DNow!
- 上交所
- SSE2
- SSE3
- SSSE3
- SSE4
- AVX
- AVX2
- AVX512
- 我是不是忘记了什么？
新的是否是旧的的超集，反之亦然？或者它们是互补的？
其中一些已弃用吗？其中哪些仍然相关？我听说过 "legacy SSE".
其中有些是相互排斥的吗？ IE。他们共享相同的硬件部件吗？
我应该一起使用哪个来最大限度地提高现代 Intel / AMD CPU 的硬件利用率？为了争论起见，让我们假设我可以找到这些说明的适当用途......如果没有别的，用 CPU 给我的房子供暖。
它们是互补的。
每个新指令集扩展都会添加新指令，并最终添加新的编程模型（例如新寄存器）。
None 已弃用，出于兼容性原因，弃用指令几乎是不可能的。然而，如果不是很广泛地传播，一些可选的扩展可能不存在或从较新的模型（如 AMD 的 FMA4）中删除。
虽然有些是退化的，但可以使用 FPU 和 MMX 完成的所有事情都可以使用 SSE+ 更有效地完成。
从可以使用一个或另一个的意义上说，它们并不互斥，毕竟它们是指令而不是操作模式（例如真实模式与保护模式）。
唯一可能的 "conflict" 是在 MMX 和 FPU 之间，因为它们共享同一组寄存器的低位部分，但具有不同的编程模型。
新的向量寄存器从128位增长到256位，再到512位，每次以前的寄存器都变成新寄存器的低位部分。
你可以一起使用它们，它们提供特定的硬件支持来实现简单的操作。
它们就像乐高积木，你只受限于你的想象力（或设计师的想象力）。
这里是这个指令集扩展的简单列表。
仅列出了部分功能，完整的参考资料请参阅第 9 至 14 章的Intel Manual Vol1。
另请参阅 https://hjlebbink.github.io/x86doc/ 以获取英特尔第 2 卷（指令集参考）手册的 table 内容，以及向该手册条目添加指令的扩展列表。
MMX
介绍八个 64 位寄存器 (MM0-MM7) 和使用八个 signed/unsigned 字节、四个 signed/unsigned 字、两个 signed/unsigned 双字的指令。
3DNow!
向 MMX 添加对单精度浮点操作数的支持。支持的运算很少，例如加法、减法、乘法。
上海证券交易所
介绍 eight/sixteen 128 位寄存器 (XMM0-XMM7/15) 和使用四个单精度浮点操作数的指令。也在 MMX 寄存器上添加整数操作。 （SSE 的 MMX 整数部分有时称为 MMXEXT，并在一些没有 xmm 寄存器和 SSE 的浮点部分的非英特尔 CPU 上实现。）
SSE2
介绍了使用 2 个双精度浮点操作数和 128 位 xmm 寄存器中的压缩 byte/word/dword/qword 整数的指令。
SSE3
添加一些不同的指令（主要是浮点），包括一种特殊的未对齐加载（lddqu），它在 Pentium 4 上更好，同步指令，水平 add/sub.
SSSE3
同样是一组不同的指令，主要是整数。第一个从寄存器而不是硬编码 (pshufb) 获取其控制操作数的洗牌。更多水平处理、随机播放、packing/unpacking、字节上的 mul+add 和一些专门的整数 add/mul 东西。
SSE4 (SSE4.1, SSE4.2)
添加大量指令：通过为所有整数数据类型（尤其是 32 位整数一直缺乏）提供 min 和 max 以及其他操作来填补大量空白，其中以前整数 min 仅适用于无符号字节和有符号 16 -少量。还有缩放、FP 舍入、混合、线性代数运算、文本处理、比较。也是读取视频内存或将其复制回主内存的非临时负载。 （以前只有 NT 商店可用。）
AESNI
添加对加速 AES 对称 encryption/decryption.
AVX
添加eight/sixteen 256位寄存器(YMM0-YMM7/15).
支持所有以前的浮点数据类型。三个操作数指令。
FMA
添加融合乘加和相关指令。
AVX2
添加对整数数据类型的支持。
AVX512F
添加eight/thirty-two个512位寄存器（ZMM0-ZMM7/31）和8个64位掩码寄存器（k0-k7）。将大多数先前指令提升为 512 位宽。 AVX512 的可选部分添加指数和倒数指令 (AVX512ER)、scatter/gather 预取 (AVX512PF)、分散冲突检测 (AVX512CD)、压缩、扩展。
IMCI（英特尔至强融核）
用于第一代英特尔至强融核（骑士角）协处理器的 AVX512 的早期开发。
我最近更新了 SSE, AVX, and x86 (and SSE2, avx2) 的标签 wiki。他们涵盖了很多。 tl;dr 摘要：AVX 汇总了所有以前的 SSE 版本，并提供了这些指令的 3 操作数版本。还有大多数 FP (AVX) 和 int (AVX2) insns 的 256b 版本。
有关各种 SSE 版本的摘要，请参阅维基百科或 knm241 的更详细答案。
我们真的不认为这会使 SSE 过时。更像是，将 AVX 视为相同旧 SSE 指令的新版本和更好版本。它们仍在非 AVX 名称下的参考手册中（例如，PSHUFB，而不是 VPSHUFB。）您可以混合使用 AVX 和 SSE 代码，只要您使用 VZEROUPPER当需要避免将 VEX 与非 VEX insns 混合使用时出现性能问题（在 Intel 上）。因此，在处理您必须调用可能 运行 非 VEX SSE 指令的库，或者您的代码使用 SSE FP 数学但也有一些 AVX 代码为 运行 只有 CPU 支持它。
如果 CPU-兼容性不是问题，那么向量指令的遗留 SSE 版本将真正过时，就像现在的 MMX。 AVX/AVX2 至少在各个方面都稍微好一点，如果你把 VEX 编码的 128b 版本算作 AVX 的 insn，而不是 SSE。有时您仍会使用 128b 寄存器，因为您的数据只以大块的形式出现，但更常见的是使用 256b 寄存器一次对两倍的数据执行相同的操作。
SSE/AVX/x87-FP/integer 指令全部使用相同的执行端口。你无法通过混合它们来并行完成更多工作。 （Haswell 除外，其中 4 个 ALU 端口之一只能处理非向量 insns，如 GP reg 操作和分支）。
我想我应该熟悉 x86 SIMD 扩展。但在我开始之前，我 运行 遇到了麻烦。我找不到关于其中哪些仍然相关的很好的概述。
x86 架构几十年来积累了大量 math/multimedia 扩展：
- MMX
- 3DNow!
- 上交所
- SSE2
- SSE3
- SSSE3
- SSE4
- AVX
- AVX2
- AVX512
- 我是不是忘记了什么？
新的是否是旧的的超集，反之亦然？或者它们是互补的？
其中一些已弃用吗？其中哪些仍然相关？我听说过 "legacy SSE".
其中有些是相互排斥的吗？ IE。他们共享相同的硬件部件吗？
我应该一起使用哪个来最大限度地提高现代 Intel / AMD CPU 的硬件利用率？为了争论起见，让我们假设我可以找到这些说明的适当用途......如果没有别的，用 CPU 给我的房子供暖。
它们是互补的。
每个新指令集扩展都会添加新指令，并最终添加新的编程模型（例如新寄存器）。
None 已弃用，出于兼容性原因，弃用指令几乎是不可能的。然而，如果不是很广泛地传播，一些可选的扩展可能不存在或从较新的模型（如 AMD 的 FMA4）中删除。
虽然有些是退化的，但可以使用 FPU 和 MMX 完成的所有事情都可以使用 SSE+ 更有效地完成。
从可以使用一个或另一个的意义上说，它们并不互斥，毕竟它们是指令而不是操作模式（例如真实模式与保护模式）。
唯一可能的 "conflict" 是在 MMX 和 FPU 之间，因为它们共享同一组寄存器的低位部分，但具有不同的编程模型。
新的向量寄存器从128位增长到256位，再到512位，每次以前的寄存器都变成新寄存器的低位部分。
你可以一起使用它们，它们提供特定的硬件支持来实现简单的操作。
它们就像乐高积木，你只受限于你的想象力（或设计师的想象力）。
这里是这个指令集扩展的简单列表。
仅列出了部分功能，完整的参考资料请参阅第 9 至 14 章的Intel Manual Vol1。
另请参阅 https://hjlebbink.github.io/x86doc/ 以获取英特尔第 2 卷（指令集参考）手册的 table 内容，以及向该手册条目添加指令的扩展列表。
MMX
介绍八个 64 位寄存器 (MM0-MM7) 和使用八个 signed/unsigned 字节、四个 signed/unsigned 字、两个 signed/unsigned 双字的指令。3DNow!
向 MMX 添加对单精度浮点操作数的支持。支持的运算很少，例如加法、减法、乘法。上海证券交易所
介绍 eight/sixteen 128 位寄存器 (XMM0-XMM7/15) 和使用四个单精度浮点操作数的指令。也在 MMX 寄存器上添加整数操作。 （SSE 的 MMX 整数部分有时称为 MMXEXT，并在一些没有 xmm 寄存器和 SSE 的浮点部分的非英特尔 CPU 上实现。）SSE2
介绍了使用 2 个双精度浮点操作数和 128 位 xmm 寄存器中的压缩 byte/word/dword/qword 整数的指令。SSE3
添加一些不同的指令（主要是浮点），包括一种特殊的未对齐加载（lddqu），它在 Pentium 4 上更好，同步指令，水平 add/sub.SSSE3
同样是一组不同的指令，主要是整数。第一个从寄存器而不是硬编码 (pshufb) 获取其控制操作数的洗牌。更多水平处理、随机播放、packing/unpacking、字节上的 mul+add 和一些专门的整数 add/mul 东西。SSE4 (SSE4.1, SSE4.2)
添加大量指令：通过为所有整数数据类型（尤其是 32 位整数一直缺乏）提供 min 和 max 以及其他操作来填补大量空白，其中以前整数 min 仅适用于无符号字节和有符号 16 -少量。还有缩放、FP 舍入、混合、线性代数运算、文本处理、比较。也是读取视频内存或将其复制回主内存的非临时负载。 （以前只有 NT 商店可用。）AESNI
添加对加速 AES 对称 encryption/decryption. 的支持
AVX 添加eight/sixteen 256位寄存器(YMM0-YMM7/15).
支持所有以前的浮点数据类型。三个操作数指令。FMA
添加融合乘加和相关指令。AVX2
添加对整数数据类型的支持。AVX512F
添加eight/thirty-two个512位寄存器（ZMM0-ZMM7/31）和8个64位掩码寄存器（k0-k7）。将大多数先前指令提升为 512 位宽。 AVX512 的可选部分添加指数和倒数指令 (AVX512ER)、scatter/gather 预取 (AVX512PF)、分散冲突检测 (AVX512CD)、压缩、扩展。IMCI（英特尔至强融核）
用于第一代英特尔至强融核（骑士角）协处理器的 AVX512 的早期开发。
我最近更新了 SSE, AVX, and x86 (and SSE2, avx2) 的标签 wiki。他们涵盖了很多。 tl;dr 摘要：AVX 汇总了所有以前的 SSE 版本，并提供了这些指令的 3 操作数版本。还有大多数 FP (AVX) 和 int (AVX2) insns 的 256b 版本。
有关各种 SSE 版本的摘要，请参阅维基百科或 knm241 的更详细答案。
我们真的不认为这会使 SSE 过时。更像是，将 AVX 视为相同旧 SSE 指令的新版本和更好版本。它们仍在非 AVX 名称下的参考手册中（例如，PSHUFB，而不是 VPSHUFB。）您可以混合使用 AVX 和 SSE 代码，只要您使用 VZEROUPPER当需要避免将 VEX 与非 VEX insns 混合使用时出现性能问题（在 Intel 上）。因此，在处理您必须调用可能 运行 非 VEX SSE 指令的库，或者您的代码使用 SSE FP 数学但也有一些 AVX 代码为 运行 只有 CPU 支持它。
如果 CPU-兼容性不是问题，那么向量指令的遗留 SSE 版本将真正过时，就像现在的 MMX。 AVX/AVX2 至少在各个方面都稍微好一点，如果你把 VEX 编码的 128b 版本算作 AVX 的 insn，而不是 SSE。有时您仍会使用 128b 寄存器，因为您的数据只以大块的形式出现，但更常见的是使用 256b 寄存器一次对两倍的数据执行相同的操作。
SSE/AVX/x87-FP/integer 指令全部使用相同的执行端口。你无法通过混合它们来并行完成更多工作。 （Haswell 除外，其中 4 个 ALU 端口之一只能处理非向量 insns，如 GP reg 操作和分支）。