Sandy Bridge架构与AVX图解

Intel用了整整两个小时的时间介绍了其下一代处理器架构Sandy Bridge以及Sandy Bridge上的新指令集：AVX（Advanced Vector Extensions，高级矢量扩展）。

什么是Sandy Bridge架构？

Sandy Bridge是继45nm Nehalem、32nm Westmere之后的又一个新时代，仍然采用32nm工艺制造，主打四核心，但微架构上将进行革新，比如直接集成图形核心，还有北桥模块、8MB三级缓存和双通道DDR3-1600内存控制器等等，并且会在保持适当功耗的基础上大幅提升主频。

来自Intel的一份市场宣传材料被公之于众。在这份题为“Intel促成软件生态系统”的演示文稿中，Intel详细介绍了如何与软件生态系统合作推动创新，特别是针对Core i7-980X Extreme Edition六核心处理器的多线程优化。

微架构解析

所谓的矢量，就是带有方向的标量……在数学上的表现就是多个参数的代数式，也就是多个标量的集合。为了更好地表示多个标量，AVX高级适量扩展将原有的128位浮点指令扩展到了256位，可以同时处理8个32位（4字节）的浮点数或者一个256位的数：

AVX指令集是和Sandy Bridge微架构紧密结合的，因此，微架构的浮点寄存器也要从128位扩展到256位，此外，Load单元也要适应一次载入256位的能力，Sandy Bridge没有直接扩展原有Load单元的位宽，而是通过增加了一个Load单元来达到256bit Load的能力，如下图所示：

可以看到，在0、1、5端口都增加了256位宽度AVX指令执行单元。

新的3、4操作数指令格式是非常重要的革新，希望笔者还有机会对它进行进一步的解释。

最后，Intel提到了，由于128位SSE指令与256位AVX指令位宽不同，在混合编码的时候，指令切换需要进行额外的减压阀寄存器高位保留操作，因此混用SSE/AVX将会导致性能损失。应尽量向新指令集进行迁移。

最后，Intel给出了在如前所述的4种常见运算下的AVX指令集加速比（AVX vs SSE over Sandy Bridge）。

最后的最后：下一代增强指令集FMA介绍，FMA是同时进行一个乘法和一个加法的运算，在图形操作上很是常见。