所有支持AVX2的CPU都支持BMI2或popcnt吗？

Question

从这里，我了解到AVX的支持并不意味着BMI1的支持。那么AVX2怎么样：所有支持AVX2的CPU也都支持BMI2吗？另外，AVX2的支持是否就意味着popcnt的支持？

查遍谷歌也找不到明确的答案。我得到的最接近的是 AVX 支持是否意味着 BMI1 支持？.

Answer 1

所有具有 AVX2 的真实硬件也具有 BMI2。

AMD Zen 2 及更早版本的速度慢得无法使用

pdep

/

pext

，因此，如果您正在进行 CPU 检测以设置函数指针，则需要检查这些 CPU 型号而不是 BMI2 的可用性在循环内使用任一指令。如果支持的话其他 BMI2 指令也可以。

几乎所有 AVX2 硬件也具有 FMA，但不完全如此。

BMI1/2 和 FMA3 是

-march=x86-64-v3

功能级别的一部分（本质上是 Haswell，但没有 TSX、AES-NI、

rdrand

和其他一些东西。 https://en.wikipedia.org/wiki/X86-64#Microarchitecture_levels）。

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很可能所有未来的 CPU 都会同时具备 AVX2+BMI2，或者两者都不具备，至少在商业相关的主流 CPU 中是这样，尽管

pdep

和

pext

确实需要大量晶体管作为执行单元，与其他所需的东西分开对于任何其他指令。 （AVX-512 的按位版本

vpcompressb

/

vpexpandb

。）或缓慢的微代码。

AVX2 和 BMI2 具有单独的功能位，因此模拟器或虚拟机可以在启用 AVX2 的同时禁用 BMI2，因此 最好检查两者。 （并且在使用 CPUID 检查是否支持 xgetbv 后，操作系统已启用 AVX

：

xgetbv

）。如果您尝试运行 BMI2 指令，模拟器甚至可能会出现故障（与 VM 不同：没有控制寄存器位会导致其通常支持的 BMI2 指令上的 CPU 硬件出现故障，这与 SSE/AVX/AVX-512 不同。）

您不需要没有 BMI2 版本函数的单独 AVX2，除非您想在循环内使用

pdep

/

pext

。如果有人设置了一个奇怪的模拟器或虚拟机，因为缺少 BMI2 而阻止您的代码使用其 AVX2 功能，那就是他们的问题，并且不太可能意外发生。

迄今为止的CPU

Intel Haswell：引入了AVX2和BMI2。 （也是Intel首款BMI1 CPU）。
Intel Gracemont（Alder Lake E 核）：AVX2 和 BMI2。第一个具有 AVX1 或 BMI1 的低功耗 silvermont 系列。
AMD Excavator：AMD 的第一款 AVX2 CPU 也是他们的第一款 BMI2 CPU。 （微编码速度极其缓慢
• pdep

   / 

  pext

  ）

AMD Zen 3：第一个具有
• 可用 pdep

   / 

  pext

   的 AMD（与 Intel 相同，1 uop，3c 延迟，1c 吞吐量）。

VIA Nano C
• QuadCore C4650 (Isiah) 2015 年起：AVX2 + BMI2。 （特别是没有 FMA31^{）。我认为这是} VIA 第一个 AVX2 CPU。
ZHAOXIN
• KaiXian ZX-C+ C4580：AVX2 + BMI2（慢pdep

   / 

  pext

  ，但也许没有AMD那么糟糕？InstLatx64没有说明他们测试的输入是什么，这可能只是一个非常特殊的输入）像

  0

  这样的情况）。基于威盛 Nano C。

• 半人马中枢神经系统：AVX512、AVX2、BMI2（快pdep

  /

  pext

  ）

AMD Zen 2 及更早版本上速度慢得难以想象

pdep

 / 

pext

Zen 3 之前的 AMD（因此 Excavator、Zen 1 和 Zen 2）速度非常慢

pdep

 和 

pext

，其中 uops 的数量取决于数据，例如

https://uops.info/ 在 Zen 1 和 2 上以 133 uops 测量 64 位 pext

，每 52 个周期吞吐量 1 个。

所有其他 BMI/BMI2 指令在支持它们的 CPU 上速度都很快，对于 Zen 4 之前的 AMD 上的

blsr

 之类的东西最多 2 微指令，或者英特尔上的单微指令。

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AVX1 意味着

popcnt

AVX1 意味着 SSE4.2，而 SSE4.2 至少事实上意味着

popcnt

。

popcnt

确实有自己的功能位，因此CPU可以有

popcnt但不支持SSE4.2，但实际上相反的情况并没有发生。足够多的软件假设 SSE4.2 意味着 popcnt

 如果 CPU 违反了该假设，那将是 CPU 的故障，而不是软件的故障。这实际上并不是一个合理的情况。与 SSE4.2 字符串指令相比，

popcnt

 的实现成本较低。

• https://en.wikipedia.org/wiki/X86_Bit_manipulation_instruction_set#Supporting_CPUs列出了挖掘机。它们不包含任何 VIA 或兆芯 CPU。

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脚注1：

神秘评论

VIA Isaiah C4650 有 AVX2，但没有 FMA3。打破了许多在 AVX2 存在的情况下假定 FMA3 的程序

顺便说一句，我与 Hot Chips 的一位 VIA 架构师谈过此事。他很生气他们允许这样的事情发生。 IIRC，他暗示他们应该关闭 AVX2 的 CPUID 或对 FMA 进行微编码。

Answer 2

我有一台配备 Intel Core i5 10210U 处理器的笔记本电脑，支持 AVX 和 AVX2，但不支持 BMI1、BMI2 或 POPCNT。

我怀疑最新的 AVX2 硬件将支持 BMI2 和 POPCNT，但显然并非所有带有 AVX2 的硬件都支持。