SSE2 ble i 2003 implementert i AMD K8, sammen med 8 ekstra 128-bit XMM registre. Denne implementasjonen doblet antallet til 16 registre (XMM0 – XMM15), og kunne bare brukes i 64-bit modus. Intel tilføyde disse 8 tilleggs-registrene i sin egen 64-bit utgave av x86-arkitekturen i 2004.