AVX-512是英特爾推出的一組新指令，可以加速科學模擬、金融分析、人工智慧/深度學習等領域的性能。它支持512位矢量運算，每個時鐘周期可打包32次雙精度和64次單精度浮點運算，數據暫存器寬度和數量相比AVX2增加了一倍。
該指令集於2013年發布，最初用於至強處理器。第一代至強可擴展處理器（Skylake）是首個全面支持AVX-512的至強產品線。它曾下放到第10、11代酷睿處理器，但在採用大小核架構的第12代酷睿（Alder Lake）中被移除。AMD也在其Zen 4架構中引入了AVX-512支持。
技術規格與特性,發展歷程與處理器支持,性能表現與能效,啟用與配置方法,主要套用領域,
技術規格與特性
AVX-512是英特爾開發的512位SIMD指令集擴展，與英特爾® 高級矢量擴展 2.0相比，數據暫存器的寬度、數量以及FMA單元的寬度都增加了一倍。應用程式在512位矢量內的每個時鐘周期可打包32次雙精度和64次單精度浮點運算，以及八個64位和十六個32位整數。
英特爾AVX-512包含32個512位寬的向量暫存器、8個專用掩碼暫存器，支持嵌入廣播、捨入控制、嵌入式浮點故障抑制、嵌入式記憶體故障抑制等新功能。其指令採用EVEX前綴編碼，並支持opmask暫存器和在opmask暫存器上運行的指令。
AVX-512指令集被劃分為多個可選指令組，其中AVX-512F是基礎指令集。不同CPU支持不同的指令組，例如AVX512F、AVX512CD、AVX512DQ、AVX512BW、AVX512VL、AVX512_VNNI、AVX512_BF16等。以英特爾至強可擴展處理器為例，第一代、第二代和第三代處理器對部分指令組的支持情況有所不同。
AVX-512指令集引入了新的PERMUTE操作，並支持謂詞變體（掩碼操作）。由於功耗和熱設計考慮，部分CPU在執行AVX-512指令時可能會降低時鐘速度，在某些情況下其性能優勢可能被抵消。
發展歷程與處理器支持
AVX-512指令集由Intel於2013年發布，最初套用於其至強處理器產品線。代號為“Skylake”的第一代英特爾至強可擴展處理器是首個全面支持AVX-512指令集的至強處理器產品線。從2017年第一代至強可擴展處理器集成AVX-512開始，該指令集在後續產品中持續增強。2018年的第二代至強可擴展處理器在AVX-512基礎上擴展出VNNI指令以增強AI推理能力。2020年的第三代至強可擴展處理器進一步新增了BF16指令，開始兼顧AI推理和訓練加速。英特爾第五代至強“Emerald Rapids”處理器改善了對AVX-512指令集的支持，使其在AVX-512工作負載期間能達到更高的頻率，同時功耗效率也有明顯提升。
在消費級市場，Intel第10代酷睿移動處理器、第11代酷睿桌面和移動處理器曾支持AVX-512指令集。其中，第11代酷睿在AVX-512負載下的頻率控制得到改善，解決了早期大幅降頻的問題。但從第12代酷睿開始，由於採用了性能核與能效核的混合架構設計，而能效核不支持AVX-512，Intel官方移除了對該指令集的支持，並通過BIOS更新乃至物理熔斷機制進行封禁。
競爭對手AMD從2023年推出的Zen 4架構處理器開始引入對AVX-512指令集的支持，並在後續的Zen 5架構中實現了完整的512位執行能力。根據編譯器補丁信息，計畫中的Zen 6架構將進一步支持AVX512_FP16、AVX_VNNI_INT8等擴展指令集。根據開發工具補丁信息，Intel已為未來處理器加入了對AVX 10.2的早期支持，預計將從Nova Lake等系列開始實現。同時，下一代至強Diamond Rapids處理器預計將重新引入同時支持AVX-512與SMT多執行緒技術的設計。
性能表現與能效
AVX-512指令集通過將矢量寬度擴展至512位並配備兩個FMA單元，使得應用程式在每個時鐘周期內可打包執行32次雙精度或64次單精度浮點運算，從而在圖像/音視頻處理、科學計算等密集型計算套用中帶來顯著的性能提升。例如，在FFmpeg多媒體處理軟體中，開發者通過手寫AVX-512彙編代碼，實現了相比標準C代碼或其他SIMD指令集明顯的性能優勢。然而，早期支持AVX-512的處理器在運行相關負載時，常因功耗和發熱問題導致核心頻率下降。這主要是因為部分CPU在切換到AVX-512工作模式時，會主動降低其時鐘速度以控制功耗和溫度，這在某些情況下可能抵消其理論性能優勢。後續的處理器產品在能效方面有所改善，例如英特爾第11代酷睿i9-11900K處理器在運行重度AVX-512負載時，能夠保持較高的核心頻率。在2024年發布的第五代至強“Emerald Rapids”處理器上，測試顯示啟用AVX-512後，其核心時鐘頻率與禁用時非常接近，核心溫度差異微小，平均功耗僅略有增加，表明能效得到了明顯最佳化。綜上所述，AVX-512在特定計算密集型任務中能帶來顯著的性能提升，但其早期的能效問題已通過後續處理器架構的改進得到緩解。
啟用與配置方法
對於華碩主機板，開機按DEL鍵進入BIOS，將語言修改為簡體中文後按F7進入高級模式，選擇“Ai Tweaker”選項，找到“AVX Related Controls”並將“AVX512”選項設定為“關閉(Disabled)”，最後按F10保存退出。
對於技嘉主機板，開機按DEL鍵進入BIOS，將語言切換為中文後按F6進入高級模式，在“Tweaker”選項卡中進入“進階處理器設定”，找到“AVX512 禁用”選項並將其設定為“啟動”，按F10保存退出。
對於微星主機板，開機按DEL鍵進入BIOS，按F7進入高級模式，點擊“OC”選項，找到“AVX Support”並選擇“Disabled AVX-512”，按F10保存退出。
對於華擎主機板，開機按DEL或F2鍵進入BIOS，將語言調整為簡體中文後按F6進入高級模式，在“高級”選項卡中進入“CPU配置”，找到“Intel AVX-512”選項並選擇“關閉”，按F10保存退出。
如果發現主機板BIOS中沒有AVX-512指令集關閉的選項，可以嘗試更新主機板BIOS版本。
需要注意的是，並非所有支持AVX-512的處理器都允許用戶自由啟用。例如，英特爾曾通過BIOS更新乃至物理熔斷方式，在第12代酷睿（Alder Lake）等採用大小核混合架構的處理器上強制禁用了AVX-512支持。對於此類處理器，普通用戶無法在BIOS中開啟該功能。
主要套用領域
AVX-512指令集適用於科學模擬、金融分析、人工智慧與深度學習、媒體處理、加密與數據壓縮等高並行度計算領域。在科學計算與模擬領域，如物理、化學、氣象模型構建，AVX-512可利用其高精度浮點運算能力加速複雜數學模型的運算。在人工智慧與深度學習領域，AVX-512用於加速AI模型的訓練和推理，其INT8、BF16等低精度計算能力常與VNNI等擴展指令結合以提升效率。在媒體處理方面，AVX-512可大幅加速視頻編解碼、轉碼、3D渲染、圖像和音頻處理等任務；例如在騰訊視頻雲服務中，採用支持AVX-512的處理器提升了處理性能。在金融分析與數據科學領域，AVX-512有助於提升大規模數值計算、風險建模和數據分析的效率。在加密與數據壓縮領域，AVX-512能夠提升密碼學運算和大規模數據壓縮與解壓的效率。此外，在遊戲領域，AVX-512也可用於加速物理模擬與AI輔助遊戲等計算任務。
