所有支持AVX2的CPU都支持SSE4.2和AVX吗？

Question

我计划实现 SIMD 扩展的运行时检测。是不是如果我发现处理器支持AVX2，就一定也支持SSE4.2和AVX？

Answer 1

支持最新的 Intel SIMD ISA 扩展意味着支持以前的 SIMD。

AVX2 绝对意味着 AVX1。

我认为 AVX1 意味着所有 SSE / SSE2 / SSE3 / SSSE3 / SSE4.1 / SSE4.2 功能位也必须在 CPUID 中设置。如果没有正式保证，很多都会做出这样的假设，而违反该假设的 CPU 可能无法在商业上实现一般用途。

请注意，

popcnt

有自己的功能位，因此理论上，您可以拥有带有AVX2和SSE4.2的CPU，但不是

popcnt

，但很多东西将SSE4.2视为暗示

popcnt

。所以更像是您可以在没有 SSE4.2 的情况下宣传对

popcnt

的支持。

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理论上，您可以使用 AVX 制作 CPU（或虚拟机），但它不接受 SSE4.2 指令的非 VEX 传统 SSE 编码，如

pcmpistri

，但我认为您会违反英特尔的保证关于 AVX 功能位的含义。不确定这是否正式写在手册中，但大多数软件都会假设这一点。 （SSE1 和 SSE2 是 x86-64 的基准，但不适用于 32 位模式。）

但是 AVX1 确实 意味着支持 all SSE4.2 和早期 SIMD 指令的 VEX 编码，例如

vpcmpistri

或

vminss

gcc -mavx2

绝对意味着 AVX1 和以前的扩展，（

-Q --help=target

可见），但只会发出使用 VEX 编码的代码。不过，它将定义

__SSE4_2__

宏等，因此 GCC 确实将 AVX2 视为暗示早期的 SSE 扩展和

popcnt

，但不包括 FMA、AES-NI 或 PCLMUL。即使对于 GCC 来说，这些也是单独的功能。

（实际上，您应该使用

gcc -march=native

或

gcc -march=znver1

或其他任何工具来启用 CPU 具有的所有功能，和 为其设置调整选项。不仅仅是

-mavx2 -mfma

，这会使调整设置处于不良默认值，例如拆分每个可能未对齐的 256 位加载/存储到 128 位的一半中。）

（请注意，MSVC 没有那么多 SIMD ISA 检测宏；它有一个用于 AVX 的宏，但不适用于所有早期的 SSE* 扩展。MSVC 的模型是围绕程序将执行运行时 CPU 检测而不是编译的假设而设计的对于本地计算机。虽然 MSVC 现在确实有 AVX 和 AVX2 选项可以将它们用作基线。）

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请注意，AVX512 有点打破传统。 AVX512F 意味着支持 AVX2 及其之前的所有内容，但除此之外，AVX512DQ 不会出现在 AVX512ER“之前”或“之后”。 （理论上）你可以选择其中之一，也可以两者都拥有，或者两者都不拥有。 （实际上，Skylake-X/Cannonlake/等与 Xeon Phi（Knight's Landing / Knight's Mill）只有一点重叠，超出了 AVX512F。https://en.wikipedia.org/wiki/AVX-512#CPUs_with_AVX -512

Answer 2

如果我们设置编译器选项

-mavx2

，当我们使用 AVX 或 SSE 内在函数时，GCC 不会给出错误。因此 GCC 假设 AVX2 标志的存在足以运行 AVX 和 SSE 代码。当然，这并不能保证有人不会创建带有 AVX2 且没有 SSE 的 CPU。

Answer 3

原则上，CPU 可以只支持 AVX2，而不支持任何 SSE4 指令（这并不像听起来那么愚蠢！）。但实际上，如果它支持 AVX2，它也支持 SSE4。