X86 现代处理器中是否有128位整数的硬件支持？

我们是否仍然需要在软件中模拟128位整数，或者这些天在普通桌面处理器中是否有对它们的硬件支持？

简而言之，答案是：没有

更详细地说，SSE寄存器是128位宽的，但没有将它们视为128位整数的指令。充其量，这些寄存器被视为两个64位（非）有符号整数。像addition/…这样的操作。。。可以通过并行添加这两个64位值并手动处理溢出来构造，但不能使用单个指令。实现这一点可能会变得非常复杂和“丑陋”，请看这里：

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与使用64位通用寄存器（软件中的“仿真”）的实现相比，每一个基本操作都必须这样做，其优点可能值得怀疑。另一方面，这种SSE方法的一个优点是，一旦实现，它也可以用于256位整数（AVX2）和512位整数（AVX-512），只需稍作修改。

x86-64指令集可以使用一条指令执行64位*64位到128位的操作（

mul

表示无符号

imul

表示有符号的每个操作数都有一个操作数），因此我认为x86指令集在某种程度上确实支持128位整数

如果您的指令集没有执行64位*64位到128位的指令，则需要

这就是为什么使用x86-64只需很少的指令就可以完成128位*128位到较低128位的操作

__int128 mul(__int128 a, __int128 b) {
    return a*b;
}

生成此程序集

imulq   %rdx, %rsi
movq    %rdi, %rax
imulq   %rdi, %rcx
mulq    %rdx
addq    %rsi, %rcx
addq    %rcx, %rdx

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它使用一个64位*64位到128位指令，两个64位*64位到低位64位指令，以及两个64位加法。

由于算术逻辑单元（ALU）的操作类似，我将通过将桌面处理器与简单微控制器进行比较来解释它，这是CPU中的计算器，短答案的vs.滚动到末尾，但长答案是，通过比较x86/x64与ARM和AVR，最容易看出差异：

长话短说 本机双字整数乘法体系结构支持比较

中央处理器 单词x单词=>dword dword x dword=>dword M0 否（仅32x32=>32） 不 AVR 8x8=>16（仅限某些版本） 不 M3/M4/A 是（32x32=>64） 不 x86/x64 是（高达64x64=>128） 是（最多64x64=>64对于x64） SSE/SSE2/AVX/AVX2 是（32x32=>64个SIMD元素） 否（最多32x32=>32个SIMD元素）

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5年后，这个问题的答案仍然是“不”

具体来说，让我们将其分解为80x86的各种操作：

整数加法

不支持128位。始终支持“大于本机支持的”整数运算（例如，

add

then

adc

）。几年前，Intel ADX（多精度加法进位指令扩展）的引入改善了对“大于本机支持的”整数运算的支持这样就可以在保留其他标志（这在循环中可能很重要-例如，在其他标志控制退出条件的情况下）的同时完成

整数减法

不支持128位。始终支持“大于本机支持的”整数运算（例如

sub

then

sbb

）。这一点没有改变（英特尔的ADX扩展不包括减法）

整数乘法

不支持128位（将128位整数与128位整数相乘）。始终支持“大于本机支持的”整数操作（例如，将64位整数相乘并获得128位结果）

整数除法

不支持128位（将128位整数除以128位整数）。始终部分支持“大于本机支持的”整数操作（例如，将128位整数除以64位整数并获得64位结果），但当除数为128位时，这没有帮助

整数移位

不支持128位。始终支持“大于本机支持的”整数运算（例如

shld

和

shrd

，以及

rcr

和

rcl

）

原子学

大多数情况下不支持128位。有一条

锁cmpxchg16b

指令（在引入长模式后不久引入），可用于在一条指令中模拟128位“原子负载”，或在一条指令中模拟128位“原子比较（如果相等）”（“原子存储”和“原子交换”）注意：对齐的SSE和AVX加载/存储不能保证是原子的（实际上，对于所有读写大小相同的简单情况，它们可能是或可能不是“伪原子的”）

按位运算（AND、OR、XOR）

对于通用寄存器，没有。对于SIMD，自2000年引入SSE2以来（从支持long模式和64位通用寄存器之前开始），就支持128位寄存器；但这种情况很少有用（例如，您不进行128位操作的混合，可以避免将值移动到SSE寄存器或从SSE寄存器移动值的成本）

位字段/位字符串操作（设置、清除和测试位字段中的单个位）

“部分支持排序”。如果该位字段位于寄存器/s中，则不支持128位位字段。如果该位字段位于内存中，则80x86支持的大小会大得多（16位代码中最多65536位位字段，32位代码中最多4294967296位字段，等等）。这包括对位字段的原子操作（

锁定基站..

等）

寻址

不支持（物理地址或虚拟地址）。我们甚至都没有完整的64位地址。有一个“5级”