SSE4

SSE4 ( Streaming SIMD Extensions 4 ) es un conjunto de instrucciones SIMD para CPU utilizado en la microarquitectura Intel Core y AMD K10 (K8L) . Se anunció el 27 de septiembre de 2006, en el Intel Developer Forum de otoño de 2006 , con detalles vagos en un informe técnico ; ^[1] se pusieron a disposición detalles más precisos de 47 instrucciones en el Intel Developer Forum de primavera de 2007 en Pekín , en la presentación. ^[2] SSE4 amplió el conjunto de instrucciones SSE3 que se lanzó a principios de 2004. Todo el software que utiliza instrucciones SIMD de Intel anteriores (por ejemplo, SSE3) es compatible con los microprocesadores modernos que admiten instrucciones SSE4. Todo el software existente continúa ejecutándose correctamente sin modificaciones en microprocesadores que incorporan SSE4, así como en presencia de aplicaciones existentes y nuevas que incorporan SSE4. ^[3]

Al igual que otros conjuntos de instrucciones SIMD de CPU de generaciones anteriores, SSE4 admite hasta 16 registros, cada uno de 128 bits de ancho, que pueden cargar cuatro números enteros de 32 bits, cuatro números de punto flotante de precisión simple de 32 bits o dos números de punto flotante de precisión doble de 64 bits. ^[1] Las operaciones SIMD, como la suma/multiplicación de elementos vectoriales y la suma/multiplicación escalar vectorial, procesan múltiples bytes de datos en una sola instrucción de CPU. La operación paralela incluye mejoras notables en el rendimiento. SSE4.2 introdujo nuevas operaciones de cadena SIMD, incluida una instrucción para comparar dos fragmentos de cadena de hasta 16 bytes cada uno. ^[1] SSE4.2 es un subconjunto de SSE4 y se lanzó unos años después del lanzamiento inicial de SSE4.

Intel SSE4 consta de 54 instrucciones. Un subconjunto de 47 instrucciones, denominado SSE4.1 en algunos documentos de Intel, está disponible en Penryn . Además, SSE4.2 , un segundo subconjunto que consta de las siete instrucciones restantes, está disponible por primera vez en el Core i7 basado en Nehalem . Intel atribuye el papel importante que han desempeñado los comentarios de los desarrolladores en el desarrollo del conjunto de instrucciones.

A partir de los procesadores basados ​​en Barcelona , ​​AMD introdujo el conjunto de instrucciones SSE4a , que tiene cuatro instrucciones SSE4 y cuatro nuevas instrucciones SSE. Estas instrucciones no se encuentran en los procesadores de Intel que admiten SSE4.1 y los procesadores AMD solo comenzaron a admitir SSE4.1 y SSE4.2 de Intel (el conjunto completo de instrucciones SSE4) en los procesadores FX basados ​​en Bulldozer . Con SSE4a también se introdujo la característica SSE desalineada, lo que significa que las instrucciones de carga no alineadas eran tan rápidas como las versiones alineadas en direcciones alineadas. También permitió deshabilitar la verificación de alineación en operaciones SSE sin carga que accedieran a la memoria. ^[4] Intel introdujo más tarde mejoras de velocidad similares para SSE no alineado en sus procesadores Nehalem, pero no introdujo el acceso desalineado por instrucciones SSE sin carga hasta AVX . ^[5]

Lo que ahora se conoce como SSSE3 (Supplemental Streaming SIMD Extensions 3), introducido en la línea de procesadores Intel Core 2 , fue denominado SSE4 por algunos medios hasta que Intel ideó el nombre SSSE3. Apodadas internamente Merom New Instructions, Intel originalmente no planeó asignarles un nombre especial, lo que fue criticado por algunos periodistas. ^[6] Intel finalmente aclaró la confusión y reservó el nombre SSE4 para su siguiente extensión del conjunto de instrucciones. ^[7]

Intel utiliza el término de marketing HD Boost para referirse a SSE4. ^[8]

A diferencia de todas las iteraciones anteriores de SSE, SSE4 contiene instrucciones que ejecutan operaciones que no son específicas de las aplicaciones multimedia. Incluye una serie de instrucciones cuya acción está determinada por un campo constante y un conjunto de instrucciones que toman XMM0 como tercer operando implícito.

Varias de estas instrucciones son posibles gracias al motor de mezcla de ciclo único de Penryn. (Las operaciones de mezcla reordenan los bytes dentro de un registro).

Estas instrucciones se introdujeron con la microarquitectura Penryn , la reducción de 45 nm de la microarquitectura Core de Intel . La compatibilidad se indica mediante el indicador CPUID.01H:ECX.SSE41[Bit 19].

SSE4.2 agregó STTNI (String and Text New Instructions), ^[10] varias instrucciones nuevas que realizan búsquedas de caracteres y comparaciones en dos operandos de 16 bytes a la vez. Estas fueron diseñadas (entre otras cosas) para acelerar el análisis de documentos XML . ^[11] También agregó una CRC32instrucción para calcular verificaciones de redundancia cíclica como las que se usan en ciertos protocolos de transferencia de datos. Estas instrucciones se implementaron por primera vez en la línea de productos Intel Core i7 basada en Nehalem y completan el conjunto de instrucciones SSE4. Por otro lado, AMD agregó soporte por primera vez a partir de la microarquitectura Bulldozer . El soporte se indica a través del indicador CPUID.01H:ECX.SSE42[Bit 20].

Windows 11 24H2 requiere que la CPU admita SSE4.2; de lo contrario, el kernel de Windows no podrá iniciarse. ^[12]

Estas instrucciones operan sobre registros enteros en lugar de registros SSE, porque no son instrucciones SIMD, sino que aparecen al mismo tiempo y, aunque fueron introducidas por AMD con el conjunto de instrucciones SSE4a, se cuentan como extensiones separadas con sus propios bits de CPUID dedicados para indicar compatibilidad. Intel implementa POPCNTcomenzando con la microarquitectura Nehalem y LZCNTcomenzando con la microarquitectura Haswell . AMD implementa ambas, comenzando con la microarquitectura Barcelona .

AMD llama a este par de instrucciones Manipulación avanzada de bits (ABM) .

La codificación de LZCNTtoma la misma ruta de codificación que la codificación de la BSRinstrucción (inversión de escaneo de bits). Esto genera un problema cuando LZCNTse invoca en algunas CPU que no lo admiten, como las CPU Intel anteriores a Haswell, que pueden ejecutar la BSRoperación de forma incorrecta en lugar de generar una excepción de instrucción no válida . Esto es un problema ya que los valores de resultado de LZCNTy BSRson diferentes.

Los ceros finales se pueden contar utilizando las instrucciones BSF(escaneo de bits hacia adelante) o TZCNT.

Windows 11 24H2 requiere que la CPU sea compatible POPCNT, de lo contrario, el kernel de Windows no podrá iniciarse. ^[15]

El grupo de instrucciones SSE4a se introdujo en la microarquitectura Barcelona de AMD . Estas instrucciones no están disponibles en los procesadores Intel. La compatibilidad se indica mediante el indicador CPUID.80000001H:ECX.SSE4A[Bit 6]. ^[17]

CPU X86-64 v2 :

• Intel
  • Procesadores SilvermontPOPCNT (SSE4.1, SSE4.2 y compatibles)
  • Procesadores Goldmont (SSE4.1, SSE4.2 y POPCNTcompatibles)
  • Procesadores Goldmont Plus (SSE4.1, SSE4.2 y POPCNTcompatibles)
  • Procesadores TremontPOPCNT (SSE4.1, SSE4.2 y compatibles)
  • Procesadores Penryn (compatibles con SSE4.1, excepto Pentium Dual-Core y Celeron )
  • Procesadores Nehalem y procesadores Westmere (SSE4.1, SSE4.2 y POPCNTcompatibles, excepto Pentium y Celeron )
  • Procesadores Sandy Bridge y más nuevos (SSE4.1, SSE4.2 y POPCNTcompatibles, incluidos Pentium y Celeron )
  • Procesadores Haswell y más nuevos (SSE4.1, SSE4.2 POPCNTy LZCNTcompatibles)
• AMD
  • Procesadores basados ​​en K10 (SSE4a POPCNTy LZCNTcompatibles)
  • Procesadores de bajo consumo "Cat"
    • Procesadores basados ​​en Bobcat (SSE4a POPCNTy LZCNTcompatibles)
    • Procesadores basados ​​en Jaguar y más nuevos (SSE4a, SSE4.1, SSE4.2 POPCNTy LZCNTcompatibles)
    • Procesadores basados ​​en Puma y más nuevos (SSE4a, SSE4.1, SSE4.2 POPCNTy LZCNTcompatibles)
  • Procesadores de "equipo pesado" (SSE4a, SSE4.1, SSE4.2 POPCNTy LZCNTcompatibles)
    • Procesadores basados ​​en excavadoras
    • Procesadores basados ​​en Piledriver ^[20]
    • Procesadores basados ​​en Steamroller
    • Procesadores basados ​​en excavadoras y más nuevos
  • Procesadores basados ​​en ZenPOPCNT (SSE4a, SSE4.1, SSE4.2 y LZCNTcompatibles)
  • Procesadores basados ​​en Zen+ (SSE4a, SSE4.1, SSE4.2 POPCNTy LZCNTcompatibles)
  • Procesadores basados ​​en Zen2 (SSE4a, SSE4.1, SSE4.2 POPCNTy LZCNTcompatibles)
  • Procesadores basados ​​en Zen3 (SSE4a, SSE4.1, SSE4.2 POPCNTy LZCNTcompatibles)
  • Procesadores basados ​​en Zen4 (SSE4a, SSE4.1, SSE4.2 POPCNTy LZCNTcompatibles)
  • Procesadores basados ​​en Zen5 (SSE4a, SSE4.1, SSE4.2 POPCNTy LZCNTcompatibles)
• A TRAVÉS DE
  • Procesadores Nano 3000, X2, QuadCore (compatible con SSE4.1)
  • Procesadores Nano QuadCore serie C4000 (compatibles con SSE4.1, SSE4.2)
  • Procesadores Eden X4 (compatibles con SSE4.1 y SSE4.2)
• Zhaoxin
  • Procesadores ZX-C y más nuevos (compatibles con SSE4.1, SSE4.2)

• Referencia de programación SSE4 de Intel
• Calculadora PCMPSTR para las instrucciones de cadena SSE 4.2 archivada en Ghostarchive.org el 10 de mayo de 2022