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AVX2

AVX2 (Advanced Vector Extensions 2) は、2013 年に Intel が Haswell マイクロアーキテクチャで導入した AVX 命令セットの拡張機能。AVX2 は AVX の基盤の上に構築されており、 浮動小数点演算とベクトル演算のパフォーマンスをさらに向上させるための追加の命令と拡張機能を提供している。

AVX2 の主な機能

  1. より広いベクトル単位: AVX2 は、ベクトル単位のサイズを AVX の 128 ビットから 256 ビットに拡張、1 つの命令で 2 倍の量のデータを処理できるようになり、並列処理とパフォーマンスが向上した。
  2. 整数ベクトル演算: AVX2 では、整数やビット演算などの整数データ型の効率的な SIMD (単一命令、複数データ) 処理を可能にする新しい命令を導入しています。この機能強化は、画像やビデオの処理、暗号化、データ圧縮などの幅広いアプリケーションに恩恵をもたらします。
  3. 収集および分散操作: AVX2 では、収集および分散命令を導入しています。これにより、不連続なメモリ位置へのデータの効率的なロードと格納が可能になり、不規則なデータ アクセス パターンや配列操作の場合に特に有効となる。
  4. 融合乗算加算 (FMA) のパフォーマンスの向上: AVX2 は、乗算と加算の演算を 1 つの命令に結合する FMA 命令をサポート。FMA 命令は、計算負荷の高いタスクに特に有益であり、特定のアルゴリズムのパフォーマンスを大幅に向上させることができる。

AVX2 は AVX と下位互換性があるため、AVX2 をサポートする CPU は AVX 命令も実行可能。その結果、ソフトウェア開発者は、AVX 以前の命令セットのみをサポートする CPU との互換性を確保しながら、AVX2 をターゲットにしてパフォーマンスを向上させることができる。

AVX2 は現在、Intel および AMD の最新の x86 CPU で普及しており、これらの拡張機能を活用するように最適化されたソフトウェアは、特に浮動小数点演算と SIMD 演算を多用するアプリケーションで大幅なパフォーマンス向上の恩恵を受けることができます。ただし、AVX と同様に、すべてのアプリケーションが AVX2 を完全に利用できるわけではないため、AVX2 が利用できないシナリオを処理するには、適切なランタイム CPU 機能の検出とフォールバック メカニズムをソフトウェアで採用する必要がいる。