”やっと”パフォーマンスに降りてくるAVX-512それぞれの機能表。: なんとなく綴ってみた

2017年10月20日

”やっと”パフォーマンスに降りてくるAVX-512それぞれの機能表。

PC Watchが命令セットについて書いている。Intel SDK関連のデータシートの内容からCannonlakeがAVX-512Fなどをサポートするというものだ。まあ、当初予定から既に2年後れており、来年で3年だ。本当は、Skylake-Sがサポートするはずだったのが、AVX-512F（Foundation）である。
https://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/1087260.html

そこで、ここではAVX-512の命令セット種別についておさらいしておく。ちなみに、Xeon/Skylake-XシリーズにはF, CD, BW, DQ, VLが搭載されているはずだ。
現時点で分かっているAVX系の命令セット一覧は以下である。表はPCビュー専用だ。その下の画像版の方が詳しく書いてある。

AVX名称	省略の元名称/（日本語化など）	簡単な機能説明
初代AVX	Advanced Vector eXtentions （高度ベクトル拡張命令セット）	128-SIMD 256bit対応の新命令
2	Advanced Vector eXtentions-2 (Haswell New Instructions) （第二世代高度ベクトル拡張命令セット/ハズウェル新命令セット。）	ほぼ全てのSIMDを256bit化 3オペランド対応・ベクトルシフト他
512F	512-Foundation （高度ベクトル命令512bit基礎命令セット）	ほぼ全てのSIMDを512bit化 512bitレジスタ対応と、いくつかの新命令を搭載。
512CD	Conflict Detection Instructions （競合検出命令セット）	ループ処理などにおける競合を効率的に検出し回避するための命令。
512ER	Exponential and Reciprocal Instructions （指数と相互<関数における>命令セット）	解析関数の制御を効率化するための命令セット。Xeon Phi専用。
512PF	Prefetch Instructions （プリフェチ命令セット）	HPC向けプリフェチ命令 Xeon Phi専用。
512BW	Byte and Word Instructions （バイト・ワード命令セット）	8bit・16bitの整数演算を含むための拡張。
512DQ	Doubleword and Quadword Instructions （2倍/4倍ワード拡張命令セット）	32bit/64bitのAVX-512追加命令。
512VL	Vector Length Extensions （ベクトル長拡張命令セット）	512bit最適化のためレジスタ拡張命令。（XMM/YMM最適化）
512IFMA	52bit-Integer Fused Multiply Add （整数融合多重加算）	52bit整数積和加算命令。
512VBMI	Vector Byte Manipulation Instructions （ベクターバイト操作命令セット）	512BWの拡張（置換命令セット）
512VNNI (4VNNI）	Vector Neural Network Instructions Word variable precision (ベクトルニューラルネットワーク命令ワード可変精度)	ディープラーニング用（日本でAIと呼ばれるもの）の命令セット。ワード拡張などをサポートする。反復4回。
512FMAPS （4VNNIW）	Fused Multiply Accumulate Packed Single precision （単精度融合多重パックド加算）	ディープラーニング用の命令セット。単精度浮動小数点演算の融合多重加算など（反復4回）
VPOPCNTDQ	Vector Population Count Doubleword and Quadword （ベクトル個体数カウント2倍4倍ワード）	個体数値のリセット命令などがあるようだが……。
BITALG	Bit Algorithms （ビットアルゴリズム）	ビット数でも数えるか？それとも……。
VBMI2	Vector Byte Manipulation Instructions-2 （ベクターバイト操作命令セット2）	VBMIの拡張命令
VAES	Vector AES Instructions （ベクトルAES暗号化命令セット）	AES暗号化命令の追加かな？
VGFI	(Vector) Galois Field Arithmetic instructions （ガロア域アルゴリズム/有限体演算）	有限体演算。
VPCLMULQDQ	(Vector) Packed Carry-less Multiply Operations （ベクトルキャリーレスパックド演算操作）	キャリー・ボロー関係の命令セットかな？どうも暗号化向けかな？

正直、世代の2とか3.1（HPC向けのXeon Phi専用命令セット）、3.2（一般PC・サーバー）の方が分かりやすい。たぶん、Cannonlakeは3.3になり、Icelakeは3.4か4.0になると思うのだが、もう世代番号では呼ばれないような気がする。尚、AVX-512は使うとかなり熱くなるようだ。