ASM x86_64 AVX：xmm和ymm记录差异

Question

xmm和ymm寄存器有什么区别？我以为xmm是SSE，ymm是AVX，但是我写了一些代码：

vmovups     ymm1, [r9]      
vcvtss2si   rcx, ymm1

它给了我：

error: invalid combination of opcode and operands

关于这条线：

vcvtss2si   rcx, ymm1

所以我写道：

vcvtss2si   rcx, xmm1

它按预期工作。ymm1向量的第一个值转换为整数，现在位于中rcx。

这是什么一回事呢？ymm1和xmm1相同的寄存器？

Answer 1

根据维基百科，在 AVX 中：

YMM寄存器长256 位。

XMM寄存器是128位长，并且代表低128位的的YMM寄存器。

的YMM和XMM寄存器被重叠并XMM包含在YMM。

来自维基媒体的图表：

Answer 2

xmm0是的下半部ymm0，恰好eax是的下半部rax。

写入xmm0（使用VEX编码指令，而不是旧版SSE）会将的上半通道清零ymm0，就像写入到eax的上半部分清零rax以避免虚假的依赖关系一样。缺少将旧版SSE指令的高位字节清零的原因，是混合使用AVX和旧版SSE指令的代价。

大多数AVX指令均提供128位或256位大小。例如vaddps xmm0, xmm1, xmm2或vaddps ymm0, ymm1, ymm2。（大多数整数指令的256位版本仅在AVX2中可用，而AVX仅提供128位版本。有一些例外，例如vptest ymm, ymm在AVX1中。vmovdqu如果您将其视为“整数”指令）。

标量指令（如vmovd，vcvtss2si和）vcvtsi2ss仅适用于XMM寄存器。读取YMM寄存器与读取XMM寄存器在逻辑上没有什么不同，但是对于XMM与YMM而言，写入低位元素（并保持其他元素vcvtsi2ss不变，就像设计欠佳的设计一样）会有所不同，因为YMM版本会保留上车道未清零。

但是在机器代码编码中不存在带有ymm的标量，即使对于真正有用的指令（如vpinsrd/ vpextrd（插入/提取标量））也是如此。

请注意，即使读取XMM寄存器并仅使用低标量元素在逻辑上与YMM相同，但对于实际实现而言，它并不相同。读取YMM寄存器表示AVX-256指令，该指令必须将CPU移出“已保存的高位”状态（对于具有SSE / AVX过渡/状态的Intel CPU）。

在任何情况下，vcvtss2si rax, ymm0都是不可编码的，并且汇编器不会神奇地将其汇编为vcvtss2si rax, xmm0。如果您正在用asm编写程序，那么您应该确切地知道自己在做什么。（虽然某些汇编将优化mov rax, 1到mov eax, 1你，所以让你得逞的写作ymm作为源寄存器是可行的。但是让你写ymm的目的寄存器vcvtsi2ss会改变的意思，所以为了保持一致性，最好的是它不会做任何）。