SSE4

SSE4指令集的英文全稱是：Streaming SIMD Extensions 4，是英特爾自從SSE2之後對ISA擴展指令集最大的一次的升級擴展。新指令集增強了從多媒體套用到高性能計算套用領域的性能，同時還利用一些專用電路實現對於特定套用加速。

基本介紹

• 中文名：SSE4
• 指令集：SSE4.2
• 特點：獨立的新技術
• 處理器：英特爾酷睿2代45納米

簡介

實際上，SSE4指令集並不能完全說是一個獨立的新技術，因為它是集成在2008年發布的英特爾酷睿2代45納米處理器之中，這一代處理器集成了SSE4.1指令集，之後的Nehalem架構及更新工藝的處理器則集成了SSE4.2指令集，故SSE4指令集實際包括SSE4.1和SSE4.2指令集，該指令集可以說是處理器眾多新技術之一。但之所以將其單獨拿出來為大家解析，主要是考慮到隨著人們生活水平的提高，大家對於高清視頻播放和解壓的要求也越來越高。因此在本頁中，編輯將詳細為大家介紹SSE4指令集的特點，並加以相應的測試。

發展史

首先還是讓我們回顧一下英特爾處理器集成指令的歷史，之後再引出SSE4指令集的誕生。自英特爾奔騰MMX處理器開始，處理器新加入了SIMD（Single Instruction Multiple Data）多媒體指令集。該指令集可以把多批次的指令組編輯成為一條單一的指令，從而達到提升數據處理的能力。集成MMX指令的奔騰處理器主要用作提升多媒體數據的處理能力，共有57條指令。

後來，英特爾於1999年發布了基於MMX指令的SSE指令集，全名Streaming SIMD Extensions。首顆支持SSE產品Pentium III處理器，除新增70條指令之外，還進一步提升了多媒體數據的處理能力，最重要的是解決了MMX指令與浮點指令不能同時處理的問題。而隨後在2001年發布的SSE2指令集，又在原來的基礎上增加了144條新指令。其中除了主要負責64位雙精度浮點數及整型運算和對Cache控制延遲降低兩部分之外，更重要的是完全解決了SSE指令集需要占用浮點數據暫存器問題。

時間前進至2004年，以Prescott為核心的英特爾奔騰4處理器加入了SSE3指令集，新增指令僅13條，主要是對水平式暫存器整數的運算，可對多筆數值同時進行加法或減法運算，令處理器能大量執行DSP及3D性質的運算。此外， SSE3更針對多執行緒套用進行最佳化，使處理器原有的Hyper-Theading功能獲得更佳的發揮。

2005年後，作為SSE3指令集的補充版本，SSSE3出現在我們已經相對比較熟悉的酷睿微架構處理器中，新增有16條指令，進一步增強CPU在多媒體、圖形圖像和Internet等方面的處理能力。而英特爾方面本來是計畫將該16條指令收錄在後來的SSE4指令集中，但考慮到當時硬體升級速度的大幅提升，最終決定提早加入至酷睿微架構產品中。故早期的SSE4容易與SSSE3混淆，包括老一代CPU-Z均將SSSE3直接認定為SSE4，但實際上真正的新SSE4指令集出現在2008年發布的新一代45nmCore 2處理器上，即第一版SSE4.1。

產生背景

接下來就是我們本頁的主角SSE4指令集了。正如之前業界所盛傳的那樣，SSE4指令集被視為自2001年以來最重要的媒體指令集架構改進。除了將延續多年的32位架構升級至64位之外，還加入了圖形、視頻編碼、處理、三維成像及遊戲套用等眾多指令，使得處理器在音頻、圖像、數據壓縮算法等多方面性能大幅度提升。

版本

不過與以往不同，英特爾將SSE4分為了4.1和4.2兩個版本，因此45納米Penryn核心處理器中，只集成了SSE4.1版本。而SSE4.2指令集則在新一代Nehalem架構處理器上為我們帶出。那么新的SSE 4.1指令集擁有哪些特別之處呢？一起來看看吧！

SSE4.1版本的指令集新增加了47條指令，主要針對向量繪圖運算、3D遊戲加速、視頻編碼加速及協同處理的加速。英特爾方面指出，在套用SSE4指令集後，45納米Penryn核心額外提供了2個不同的32位向量整數乘法運算支持，並且在此基礎上還引入了8位無符號最小值和最大值以及16位、32位有符號和無符號的運算，能夠有效地改善編譯器編譯效率，同時提高向量化整數和單精度運算地能力。另外，SSE4.1還改良了插入、提取、尋找、離散、跨步負載及存儲等動作，保證了向量運算地專一化。

SSE4.1還加入了6條浮點型運算指令，支援單、雙精度地浮點運算及浮點產生操作。其中IEEE 754指令可實現立即轉換運算路徑模式，大大減少延遲，保證數據運算通道的暢通。而這些改變，對於進行3D遊戲和相關的圖形製作是具有相當深遠的意義。除此之外，SSE4.1指令集還加入了串流式負載指令，可提高圖形幀緩衝區的讀取數據頻寬，理論上可獲取完整的快取行，即單次性讀取64位而非原來的8位 ，並可保持在臨時緩衝區內讓指令最多帶來8倍的讀取頻寬效能提升。對於圖形處理器與中央處理器之間的數據共享起到重要作用。

SSE4.2則是在新一代Nehalem架構基於Core微架構的SSE4.1指令集上，新增的7組指令，有別於SSE4.1主要針對加快處理器的多媒體處理，例如圖形顯示、視頻編碼及處理、3D圖像處理、計算機遊戲等，SSE4.2主要針對字元串和文本處理指令套用。SSE4.2指令集可再細分為STTNI及ATA2個組別；STTNI主要是加速字元串及文本處理，例如XML套用進行高速查找及對比，相較以軟體運算，SSE4.2提供約3.8倍的速度，提升及節省2.7倍指令周期，對伺服器套用有顯著效能改善。

完整的SSE4指令集已同時被2011年底AMD新推出的推土機架構處理器兼容支持。

特點

SSE4的兩個子集（SSE4.1和SSE4.2）共包含54條指令，主要分為兩類：矢量化編譯器和媒體加速器，以及高效加速字元串和文本處理。

矢量化編譯器

矢量化編譯器和媒體加速器可提供高性能的編譯器函式館，如封包（同時使用多個運算元）整數運算和浮點運算，可生成性能最佳化型代碼。此外，它還包括高度最佳化的媒體相關運算，如絕對差值求和、浮點點積和記憶體負載等。矢量化編譯器和媒體加速器指令可改進音頻、視頻和圖像編輯套用、視頻編碼器、3D套用和遊戲的性能。

媒體加速器

高效加速字元串和文本處理包含多個壓縮字元串比較指令，允許同時運行多項比較和搜尋操作。由此受益的套用包括資料庫和數據採掘套用，以及那些利用病毒掃描和編譯器等分析、搜尋和模式匹配算法的套用。