SSE

SSE（）是英特尔在AMD的3D Now!发布一年之后，在其计算机芯片Pentium III中引入的指令集，是繼MMX的擴充指令集。SSE指令集提供了70條新指令。AMD后来在Athlon XP中加入了对这个新指令集的支持。

 SSE的暫存器 
SSE加入新的8個128位元暫存器（XMM0～XMM7）。而AMD發表的x86-64延伸架構（又稱AMD64）再加入額外8個暫存器。除此之外還有一個新的32位元的控制／狀態暫存器（MXCSR）。不過只能在64位元的模式下才能使用額外8個暫存器。

每個暫存器可以容納4個32位元單精度浮點數，或是2個64位元雙精度浮點數，或是4個32位元整數，或是8個16位元短整數，或是16個字元。整數運算能夠使用正負號運算。而整數SIMD運算可能仍然要與8個64位元MMX暫存器一起執行。

因為作業系統必須要在進程切換的時候保護這些128位元的暫存器狀態，除非作業系統去啟動這些暫存器，否則預設值是不會去啟用的。這表示作業系統必須要知道如何使用FXSAVE與FXRSTOR指令才能儲存x87與SSE暫存器的狀態。而在當時IA-32的主流作業系統很快的都加入了此功能。

由於SSE加入了浮點支持，SSE就比MMX更加常用。而SSE2加入了整數運算支援之後讓SSE更加的有彈性，當MMX變成是多餘的指令集，SSE指令集甚至可以與MMX並行運作，在某些時候可以提供額外的性能增進。

第一個支援SSE的CPU是Pentium III，在FPU與SSE之間共用執行支援。當編譯出來的軟體能夠交叉的同時以FPU與SSE運作，Pentium III並無法在同一個周期中同時執行FPU與SSE。這個限制降低了指令管線的有效性，不過XMM暫存器能夠讓SIMD與純量浮點運算混合執行，而不會因為切換MMX／浮點模式而產生性能的折損。

 SSE指令表 
SSE提供純量與包裹式（packed）浮點指令。

 浮點指令 

 記憶體到暫存器／暫存器到記憶體／暫存器之間的資料搬移
 純量– MOVSS
 包裹式– MOVAPS, MOVUPS, MOVLPS, MOVHPS, MOVLHPS, MOVHLPS
 數學運算
 純量– ADDSS, SUBSS, MULSS, DIVSS, RCPSS, SQRTSS, MAXSS, MINSS, RSQRTSS 
 包裹式– ADDPS, SUBPS, MULPS, DIVPS, RCPPS, SQRTPS, MAXPS, MINPS, RSQRTPS
 比較
 純量– CMPSS, COMISS, UCOMISS 
 包裹式– CMPPS
 資料拆包（unpack）與隨機搬移（shuffle）
 包裹式– SHUFPS, UNPCKHPS, UNPCKLPS
 資料型態轉換
 純量– CVTSI2SS, CVTSS2SI, CVTTSS2SI
 包裹式– CVTPI2PS, CVTPS2PI, CVTTPS2PI  
 逐位邏輯運算
 包裹式– ANDPS, ORPS, XORPS, ANDNPS

 整數指令 

 數學運算
 PMULHUW, PSADBW, PAVGB, PAVGW, PMAXUB, PMINUB, PMAXSW, PMINSW
 資料搬移
 PEXTRW, PINSRW
 其他
 PMOVMSKB, PSHUFW

 其他指令 

 MXCSR管理
 LDMXCSR, STMXCSR
 快取與記憶體管理
 MOVNTQ, MOVNTPS, MASKMOVQ, PREFETCH0, PREFETCH1, PREFETCH2, PREFETCHNTA, SFENCE

 例子 
下面这个例子演示了使用SSE的优点。向量加法在计算机图形中很常用，如果在x86平台上想将四对单精度浮点数相加，必须使用四对浮点相加指令。

 vec_res.x = v1.x + v2.x;
 vec_res.y = v1.y + v2.y;
 vec_res.z = v1.z + v2.z;
 vec_res.w = v1.w + v2.w;

上面这段代码会被编译成4条x86 FADD指令。下面的伪代码展示用128位包裹式相加（packed-add）指令替代4个纯量相加指令。
 movaps xmm0, [v1]          ;xmm0 = v1.w | v1.z | v1.y | v1.x 
 addps xmm0, [v2]           ;xmm0 = v1.w+v2.w | v1.z+v2.z | v1.y+v2.y | v1.x+v2.x               
 movaps [vec_res], xmm0

 後續版本 
 SSE2 

SSE2是Intel在Pentium 4處理器的最初版本中引入的，但是AMD后来在Opteron和Athlon 64處理器中也加入了SSE2的支持。SSE2指令集添加了对64位双精度浮点数的支持，以及对整型数据的支持，也就是说这个指令集中所有的MMX指令都是多余的了，同时也避免了占用浮点数寄存器。这个指令集还增加了对CPU快取的控制指令。AMD对它的扩展增加了8个XMM寄存器，但是需要切换到64位模式（x86-64/AMD64）才可以使用这些寄存器。Intel后来在其Intel 64架构中也增加了对x86-64的支持。

 SSE3 

SSE3是Intel在Pentium 4處理器的Prescott核心中引入的第三代SIMD指令集，AMD在Athlon 64的第五个版本，Venice核心中也加入了SSE3的支持。这个指令集扩展的指令包含寄存器的局部位之间的运算，例如高位和低位之间的加减运算；浮点数到整数的转换，以及对超线程技术的支持。

 SSSE3 

SSSE3是Intel針對SSE3指令集的一次額外擴充，最早內建於Core 2 Duo處理器中。

 SSE4 

SSE4是Intel在Penryn核心的Core 2 Duo與Core 2 Solo處理器時，新增的47條新多媒體指令集，現在SSE4版本更新至SSE4.2。
SSE4a
AMD也開發了屬於自己的SSE4a多媒體指令集，並內建在Athlon II與Opteron等K10架構處理器中，不過SSE4a無法與Intel的SSE4系列指令集相容。目前AMD新一代處理器已支援Intel的SSE4.1、SSE4.2指令集。

 SSE5 
SSE5是AMD為了打破Intel壟斷在處理器指令集的獨霸地位所提出的，SSE5初期規劃將加入超過100條新指令，其中最引人注目的就是三運算元指令（3-Operand Instructions）及熔合乘法累積（Fused Multiply Accumulate）。其中，三運算元指令讓處理器可將一個數學或邏輯函式庫，套用到運算元或輸入資料。藉由增加運算元的數量，一個x86指令能處理二至三筆資料，SSE5允許將多個簡單指令匯整成一個指令，達到更有效率的指令處理模式。提升為三運算指令的運算能力，是少數RISC架構的水準。熔合乘法累積讓允許建立新的指令，有效率地執行各種複雜的運算。熔合乘法累積可結合乘法與加法運算，透過單一指令執行多筆重複計算。透過簡化程式碼，讓系統能迅速執行繪圖著色、快速相片著色、音場音效，以及複雜向量演算等效能密集的應用作業。目前AMD已放棄下一代Bulldozer核心內建SSE5指令集，改內建Intel授權SSE4系列指令集。

 AVX 

AVX（Advanced Vector Extensions）是Intel的SSE延伸架構，如IA16至IA32般的把暫存器XMM 128bit提升至YMM 256bit，以增加一倍的運算效率。

 FMA 

FMA是Intel的AVX擴充指令集，如名稱上乘積累加運算（Fused Multiply Accumulate）的意思一樣。

 參見 
AltiVec
組合語言
MMX
3DNow!
Pentium III

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