Intel представила APX — расширения архитектуры x86-64, которые ускорят любое ПО

Intel представила APX (Advanced Performance Extensions) — новые расширения системы команд x86-64, с помощью которых она собирается реформировать архитектуру и поднять производительность будущих процессоров при работе с практически любыми приложениями.

Расширения APX предполагают увеличение числа процессорных регистров общего назначения и добавление некоторых других возможностей, которые снизят накладные расходы при исполнении самого обычного кода, что приведёт к росту производительности процессоров без заметного увеличения их энергопотребления и транзисторного бюджета.

Intel опубликовала документацию для разработчиков, подробно описывающую расширения APX. Из неё следует, что основные изменения, которые собирается провести компания, включают: удвоение (с 16 до 32) числа регистров общего назначения; добавление трёхоперандного формата большинству существующих целочисленных инструкций; добавление дополнительных условных инструкций для облегчения предсказания переходов; а также новую 64-битную инструкцию безусловного перехода.

Речь идёт о фундаментальных переменах в архитектуре x86-64, однако Intel утверждает, что внедрение APX пройдёт гладко и без каких-либо эксцессов. Компания ссылается на гибкость архитектуры x86-64, изначально использующей команды переменной длины, что позволяет реализовывать новые возможности путём добавления к существующим командам дополнительных префиксов. Это значит, что с одной стороны процессоры с APX сохранят полную совместимость со старым кодом, а с другой — от разработчиков не потребуется дополнительных усилий по внедрению поддержки APX в своих программах. Всё может быть решено на уровне компилятора: поддержку APX после перекомпиляции автоматически получат в том числе и старые программные продукты.

Intel не даёт конкретных оценок прироста производительности, который будет получен после внедрения APX. Однако указывает, что одно только удвоение числа регистров общего назначения приведёт к 10-% сокращению числа загрузок данных из памяти и к 20-% уменьшению числа пересылок данных в память, которые являются очень медленными операциями по сравнению со скоростью работы процессора с регистрами. Вместе с этим, за счёт уменьшения числа обращений к памяти и более широкого использования трёхоперандных команд внедрение APX сделает код на 10 % компактнее, даже несмотря на добавление в него новых префиксов.

Сроки появления CPU с поддержкой APX официально названы не были, но предполагается, что первыми процессорами с этими расширениями станут серверные Granite Rapids, которые должны выйти в 2024 году. Также поддержка APX появится и в перспективных потребительских процессорах.

Ранее Intel выступала с инициативой упрощения архитектуры x86-64 за счёт отказа от поддержки 16- и 32-битных режимов, но про планы её воплощения «в кремнии» ничего не известно.