10. AVX2 指令一览

Intel 近来在指令集方面的动作真快，AVX2 规范已经出来了。AVX2 是 AVX 指令集的扩展，和 AVX 同样的使用环境。

AVX2 最大的扩展就是引进了 256 位的整数处理指令，而 AVX 是停留在 128 位的整数处理。

10.1 通用指令集的增强

AVX2 引入了 VEX 编码版的通用指令，分为三类：

整数的位操作指令包括：

ANDN
BEXTR
BLSI
BLSMSK
BLSR
BZHI
PEXT
PDEP
LZCNT（非 VEX-prefix 版本）
TZCNT（非 VEX-prefix 版本）
SARX
SHLX
SHRX
RORX

增加的整数乘法指令

MULX

管理 processor context IDs 指令

INVPCID（非 VEX-prefix 版本）

其中 LZCNT 和 TZCNT 以及 INVPCID 是非 VEX 编码版本，其它的通用指令均使用了 VEX 编码。

下面这条指令是例子：

andn rax, rbx, rax

它的编码是：C4 E2 E0 F2 C0

C4 E2 E0 F2 C0
    -- -- -- --
    |   |   |   |
    |   |   |   |
    +---+---+---+----------------> 111 00010
        |   |   |                  --- -----
        |   |   |                  RXB mmmmm
        |   |   |
        +---+---+----------------> 1 1100 0 00
            |   |                  - ---- - --
            |   |                  W vvvv L pp
            |   |
            +---+----------------> opcode
                |
                |
                +----------------> 11 000 000
                                   -- --- ---
                                  mod reg r/m

operand1: VEX.R + ModRM.reg = 1000（rax 寄存器）
operand2: VEX.vvvv = 1100（rbx 寄存器）
operand3: VEX.B + ModRM.r/m = 1000（rax 寄存器）

在 VEX 编码的通用指令中：

VEX.W 指示操作数的大小，VEX.W = 1 是 64 位，VEX.W = 0 是 32 位
VEX.L 必须为 0
VEX.vvvv 可以寻址通用寄存器

10.2 检测硬件的支持

AVX2 需要在 CPUID.(EAX=07H, ECX=0H):EBX.AVX2[bit 5] 里检测：

mov eax, 1
cpuid
bt ecx, 27 ; check OSXSAVE enable
jnc no_support
bt ecx, 28 ; check AVX support
jnc no_support

mov eax, 7
mov ecx, 0
cpuid
bt ebx, 5 ; check AVX2 support
jnc no_support

mov ecx, 0
xgetbv
and eax, 6
cmp eax, 6 ; check XCR0.SSE and XCR0.YMM
jne no_supoort

关于这些检测的详细说明，请浏览：http://www.mouseos.com/x64/SIMD/AVX_enable.html 这里不重复说明了。

10.2.1 检测 VEX 版本的通用指令

除了检测上述的 AVX2 指令外，还要分别检测：

CPUID.(EAX=07H, ECX=0H):EBX.BMI1[bit 3] 里检测第一组
CPUID.(EAX=07H, ECX=0H):EBX.BMI2[bit 8] 里检测第二组
CPUID.(EAX=07H, ECX=0H):EBX.INVPCID[bit 10] 里检测 INVPCID 指令
CPUID.EAX=80000001H:ECX.LZCNT[bit 5] 检测 LZCNT 指令

mov eax, 7
mov ecx, 0
and ebx, 0528H                       ; bit3 for BMI1
                                     ; bit5 for AVX2
                                     ; bit8 for BMI2
                                     ; bit10 for INVPCID
cmp ebx, 0528H
jne no_support

mov eax, 80000000H
cpuid ; check extended function
cmp eax, 80000000H
jl no_support

mov eax, 80000001H
cpuid
bt ecx, 5 ; check LZCNT support
jnc no_support