我听说GCC提供的128位整数数据类型（如__int128_t）是模拟的，因此很慢。但是，据我所知，各种SSE指令集（SSE，SSE2，...，AVX）至少引入了一些128位寄存器的指令。我不太了解SSE或汇编/机器代码，所以我想知道是否有人可以向我解释使用现代版本的GCC是否模拟使用__int128_t的算术。
我之所以这样问是因为我想知道在不同版本的GCC之间预期__int128_t性能差异是否有意义，具体取决于SSE指令的优势。
那么，GCC会模拟__int128_t算术的哪些部分，以及哪些部分是用SSE指令实现的（如果有的话）？
答案 0 :(得分：12)
我在问题中混淆了两件不同的事情。
首先，正如PaulR在评论中所解释的那样：“SSE或AVX中没有128位算术运算（除了按位运算）”。考虑到这一点，必须在现代基于x86-64的处理器（例如AMD Family 10或Intel Core架构）上模拟128位算术。这与GCC无关。
问题的第二部分是GCC中的128位算术仿真是否受益于SSE / AVX指令或寄存器。正如PaulR的评论所暗示的那样，SSE / AVX中没有太多可以让你更容易地进行128位算术;最有可能的x86-64指令将用于此目的。我感兴趣的代码无法使用-mno-sse进行编译，但它与-mno-sse2 -mno-sse3 -mno-ssse3 -mno-sse4 -mno-sse4.1 -mno-sse4.2 -mno-avx -mno-avx2编译良好，性能不受影响。所以我的代码没有受益于现代SSE指令。
答案 1 :(得分：5)
SSE2-AVX指令适用于8,16,32,64位整数数据类型。它们主要用于将打包数据一起处理，例如，128位寄存器可能包含四个32位整数，依此类推。
答案 2 :(得分：5)
虽然SSE / AVX / AVX512 /等。没有128位模式（它们的向量元素严格是64位，操作只会溢出），如Paul R has implied，主CPU 通过使用一对寄存器支持有限的128位操作。
当然CPU的ALU是64位，因此 - as implied Intel docs - 这些更高的额外64位是以微代码中的额外微操作为代价的。这对于已经需要处理大量微操作的分区（> 3倍以上）来说更为显着。
仍然这意味着在某些情况下（比如使用三个规则来扩展值），编译器可能会发出常规CPU指令而不关心自己做任何128位仿真
这已经有很长一段时间了：
（至于添加和减法：感谢对carry的支持，对任何可以填充存储空间的任意长度的数量进行添加/替换是完全无足轻重的。）