Erklärt: Befehlssätze (instruction sets) wie SSE, AVX, AES, 3DNow! und mehr

Allgemein formuliert ist der Befehlssatz die Menge der Maschinenbefehle eines Prozessors. Somit befindet sich der Begriff Befehlssatz (im englischen übrigens instruction set genannt) tief in der Architektur eines Prozessors. Was für den Otto-Normal-Anwender auf den ersten Blick etwas schwer verständlich ist, gehört in der Software-Entwicklung zum täglich Brot. Vereinfacht gesagt besteht der Befehlssatz aus einzelnen Befehlen, über die eine Software Anweisungen an den Prozessor übergibt. Die Zeiten sind lange vorbei, als Prozessoren mit einer Folge von 1 und 0 gefüttert wurden.

Inhaltsverzeichnis

AMD64/EM64T

Multimedia
MMX
3DNow!
SSE
SSE2
SSE3
SSE4 (4.1, 4.2)
SSE4a
SSE5
AVX
AVX2
FMA3/FMA4

Virtualisierung
VTx, AMD-V
EPT, RVI

Verschlüsselung
AES

An diesem Punkt stellt sich die Frage, ob eine bestimmte Software für jeden Prozessor angepasst werden muss, um dessen Befehlssätze zu beherrschen. Natürlich nicht, denn die Hersteller wie Intel oder AMD haben sich auf eine gemeinsame Grundlage geeinigt, die man Prozessorarchitektur nennt. Bekannteste Vertreter sind die x86- oder im Jahr 2008 eingeführte und abwärtskompatible 64Bit-Prozessorarchitektur. Diese enthalten allgemeine Befehlssätze, welche von allen Prozessoren aus dem Heimbereich verstanden werden. Daneben existieren noch spezielle Architekturen (bsp. PowerPC), für die entsprechende Prozessoren entwickelt wurden und bsp. in speziellen Serverumgebungen eingesetzt werden. Diese sind nicht kompatibel zur x86-Architektur. D.h. alle Prozessoren in Desktop-PCs oder Notebooks, sei es Intel, AMD oder alte Vertreter wie VIA, Cyrix & Co., basieren auf x86.

Was ist die Bedeutung von Befehlssätzen wie SSE, AVX, AES oder 3DNow? Prozessor-Hersteller arbeiten ständig an der Leistungssteigerung der Prozessoren. Irgendwann stoßen die Entwickler aber an die Grenzen der vorhandenen Befehlssätze aus der jeweiligen Prozessor-Architektur wie x86 oder IA64/AMD64 (=64Bit). Spezielle, immer wiederkehrende Aufgaben müssen umständlich an den Prozessor übergeben werden, was zu Leistungseinbußen führt. SSE, AVX, AES oder 3DNow! erweitern die allgemeinen Befehlssätze und sind auf bestimmte Einsatzzwecke (Multimedia, Berechnungen in 3D-Spielen) optimiert. Programme, welche auf den jeweiligen Befehlssatz optimiert sind, werden schneller ausgeführt.

Warum gibt es vergleichsweise wenige Befehlssätze? Jeder Fortschritt in der Hardware-Entwicklung, muss auch von der Software-Entwicklung umgesetzt werden. Was nutzt es, wenn ein Prozessor-Hersteller die besten Befehlssätze in seinen Modellen implementiert, aber die Programme und Anwendungen diese nicht unterstützen. Man stelle sich den Aufwand vor, dass jede erhältliche Software an neue Prozessoren angepasst werden muss. Das dürfen Prozessor-Hersteller von der Software-Industrie nicht erwarten, so dass die Menge der Befehlssätze weiterhin übersichtlich bleibt. Ein Negativ-Beispiel aus der Vergangenheit ist der Befehlssatz 3DNow!, der speziell von AMD für die Leistungssteigerung von 3D-Spielen entwickelt wurde. Leider unterstützte kaum jemand diesen Befehlssatz, so dass AMD 3DNow! im Jahr 2010 wieder aus seinen Prozessoren verbannte. Ein weiteres Beispiel ist der Wechsel von 32 auf 64 Bit, der mehrere Jahre dauerte.

Was ist der Nutzen von Befehlssätzen? Die Antwort ist eindeutig: Leistungssteigerung. Die Voraussetzung ist, dass die Software den Befehlssatz unterstützt. Außerdem wirkt sich die Leistungssteigerung in der Regel nur bei rechenintensiven Programmen aus.

Welcher Prozessor unterstützt welche Befehlssätze? Ein Prozessor unterstützt nicht alle Befehlssätze. Vor allem alte Prozessoren unterstützen kein bis wenige erweiterte Befehlssätze. Eine umfangreiche Liste mit Informationen zu Prozessoren und Befehlssätzen findet man in den Prozessorlisten auf PC-Erfahrung.de.

Es ist nicht immer einfach, den Nutzen bzw. die konkreten Optimierungspotentiale zu definieren, da einerseits die Befehlssätze mathematischen Regeln zu Grunde liegen und andererseits Überschneidungen zwischen den Befehlssätzen vorherrscht. Trotzdem soll folgende Tabelle zeigen, für welche Bereiche ein Befehlssatz hauptsächlich konzipiert wurde:

MMX SSE SSE2 SSE2 SSE4 AVX AVX2 FMA3
FMA4
VT-x
AMD-V
EPT AES
Multimedia
(Audio-, Video-, Bildbearbeitung)
3D, Spiele
Wissenschaftliche, mathematische
Berechnungen
Textverarbeitung
(XML, Virenscanner, Datenbank)
Virtualisierung
Verschlüsselung

AMD64/EM64T (64 Bit, 2008)

Coming soon...

Multimedia-Befehlssätze: MMX, SSE(1,2,3,4,5), AVX

FMA3/FMA4 (Fused multiply-add, 2011)

Multimedia-Befehlssatz Wissenschaftliche und mathematische Anwendungen FMA3 und FMA4 sind zueinander inkompatibel und damit zwei eigenständige Befehlssätze. FMA steht für Fused multiply-add und beschleunigt Vektorberechnungen, so dass FMA als eine Erweiterung zu AVX gesehen werden kann. FMA3 wird sowohl von Intel (ab Haswell bzw. Core Cpus der 4. Generation) als auch AMD (ab Piledriver und Steamroller) unterstützt. FMA4 dagegen nur von AMD (ab Bulldozer)

AVX2 (Advanced Vector Extensions, 2013)

Multimedia-Befehlssatz Wissenschaftliche und mathematische Anwendungen AVX2 ist eine Erweiterung des AVX-Befehlssatz, den Intel mit der Haswell-Mikroarchitektur einführte. Konkret sind dies die Core-Prozessoren der vierten Generation. Ziel ist wie beim Vorgänger eine bessere Multimedia-Leistung. Genauere Informationen folgen demnächst.

  • Leistungsgewinn bei: Bild- und Audio-/Videoverarbeitung, wissenschaftliche und mathematische Berechnungen und Simulationen, Finanzanalyse, 3D-Grafiken.
  • Optimierte Software: unbekannt

AVX (Advanced Vector Extensions, 2011)

Multimedia-Befehlssatz Wissenschaftliche und mathematische Anwendungen AVX erschien mit Einführung der Intel Sandy Bridge Mikroarchitektur (Core i3/i5/i7 der 2. Generation) im Jahr 2011. AMD folgte kurz darauf mit den neuen Bulldozer-Prozessoren (AMD FX 4xxx, FX6xxx, FX8xxx). Intel erläutert, dass AVX das Konzept von SSE weiterverfolgt und der wesentliche Unterschied die Erweiterung von 128 auf 256 Bit breite Register ist. Wie beim Vorgänger wurde das Berechnen von Fließkommazahlen (sprich Kommazahlen) verbessert. Durch die 256 Bit breiten Register haben die Fließkommazahlen eine höhere Genauigkeit, d.h. die Nachkommastellen können länger sein. AVX bringt Leistungsgewinne durch breitere Vektoren, die vor allem bei 3D-Berechnungen genutzt werden. Wirklich neue Befehle bringt AVX aber nicht mit.

Wie bereits zu Beginn beschrieben, sind Befehlssätze sehr Mathematik-lastig und oftmals schwer verständlich. Vereinfacht gesagt bekommen mit AVX (wie bei den Vorgängern) vor allem Multimedia-Anwendungen (Audio-, Video-, Bildbearbeitung) und komplexe mathematische Aufgaben (bsp. das SETI-Projekt) einen enormen Leistungsschub, sofern sie für AVX optimiert wurden.

Um AVX nutzen zu können, muss nicht nur die jeweilige Anwendung, sondern auch das Betriebssystem den Befehlssatz unterstützen.

  • Leistungsgewinn bei: Bild- und Audio-/Videoverarbeitung, wissenschaftliche und mathematische Berechnungen und Simulationen, Finanzanalyse, 3D-Grafiken.
  • Optimierte Software: unbekannt
  • Unterstützt von folgenden Betriebssystemen (und neuer): Windows 7 SP1, Windows Server 2008 R2 SP1, Apple OS X 10.6.8 (Snow Leopard), Linux Kernel 2.6.30
  • Überblick:
    • Erweiterung von 128 auf 256 Bit Register
    • Verbesserte Parallelisierung von Datenmengen
    • Leistungsgewinne durch breitere Vektoren

Weitere externe Quellen: Intel ISA Extensions || Enable Windows 7 Support for Intel AVX ||

SSE5 (nicht veröffentlicht)

AMD arbeitete lange Zeit an 47 neuen Befehlen unter dem Namen SSE5, um diese schlussendlich doch zu verwerfen. Es ist wahrscheinlich, dass AMD Lehren aus der vergangenen Eigenentwicklung 3DNow! gezogen hat und nicht erneut das Risiko des Alleinganges zu gehen. Intel und AMD einigten sich auf einen gemeinsamen Befehlssatz namens AVX, der im Kern dieselben Aufgaben erledigt.

SSE4, SSE4.1, SSE4.2 (2008)

Multimedia-Befehlssatz Text (String) Operationen Das Namenswirrwarr bei SSE4 nahm volle Fahrt auf, als Intel mit dem Core 2 nur einen Teil des neuen Befehlssatzes veröffentlichte. Anfänglich wurden nur 47 der 54 neuen Befehle in den Prozessoren implementiert. Erst später mit Einführung der Nehalem-Mikroarchitektur bzw. den ersten Core i3/i5/i7 Prozessoren folgten die restlichen 7 Befehle, welche unter dem Namen SSE4.2 vermarktet wurden. Demzufolge teilt sich der SSE4-Befehlssatz in zwei "Teilsätze" SSE4.1 und SSE4.2 auf, wobei SSE4 oftmals als Synonym für SSE4.1 gebraucht wird.

Beim SSE4.1-Befehlssatz findet man die klassischen Optimierungen für Multimedia-Anwendungen wie Video- und Bildbearbeitung, Audio und 3D-Spiele, welches vor allem durch ein verbessertes Handling bei der Integerumwandlung und Skalarprodukten erzielt wird. Interessanter ist der Befehlssatz SSE4.2. Dieser bringt neue Befehle für das Verarbeiten bzw. Einlesen von Textdateien mit, was vor allem bei großen Datenbanken nützlich ist. Darunter fallen Aufgaben wie das Verarbeiten von XML-Dateien oder das Vergleichen und Suchen in Textdateien. Aber auch Virenscanner profitieren von SSE4.2, da Virenscanner Dateien jeglicher Art mit Hashwerten vergleichen.

AMD setzte SSE4.1 und SSE4.2 erstmals in den Bulldozer-basierten FX-Prozessoren ein. 

  • Leistungsgewinn bei: Textverarbeitung (bsp. XML), Virenscanner, 3D-Grafiken, Spiele, Bildbearbeitung, Multimedia
  • Optimierte Software: VMWare, Adobe Photoshop, Battlefield 3, SETI
  • Überblick:
    • 54 Befehle (SSE4.1 = 47, SSE4.2 = 7)
    • Verwendung von Skalarprodukten
    • Integerumwandlung
    • string and text processing

Weitere externe Quellen: XML Parsing Accelerator with SSE4@Intel.com || http://www.zdnet.de/39159310/sse4-wann-bringt-es-wirklich-mehr-speed/

SSE4a (2008)

Multimedia-Befehlssatz Mit Einführung AMDs Mikroarchitektur K10 kamen insgesamt vier neue Befehle hinzu. Erste Modelle kamen aus der Athlon II X2 Serie. Es war ein Alleingang seitens AMD, denn Intel (und andere CPU-Hersteller) verwenden SSE4a nicht in ihren Prozessoren. Ein Grund hierfür liegt darin, dass die durch SSE eingeführte Erweiterung von 64 auf 128 Bit breite Register von AMD-Prozessoren intern durch zwei 64 Bit Kanäle umgesetzt wurde. Der dadurch resultierende Geschwindigkeitsnachteil sollte durch den SSE4a-Befehlssatz wettgemacht werden. AMD erhofft eine Leistungssteigerung von bis zu 80 Prozent.

Auch der Name SSE4a ist verwirrend, denn es gibt keinen Bezug zu SSE4. Es handelt sich lediglich um eine Erweiterung von SSE3, da die Befehle die fehlende vollständige Unterstützung seitens der AMD-Prozessoren korrigieren. Die Bezeichnung SSE3 eXtended oder SSE3 for AMD wären passender gewesen.

  • Leistungsgewinn bei: bestimmten SSE-optimierten Anwendungen
  • Optimierte Software: unbekannt
  • Überblick:
    • 4 Befehle
    • Vollständige Unterstützung der 128 Bit Register (siehe SSE)
    • Nur in AMD-Prozessoren implementiert
    • Verbesserung der SSE-Geschwindigkeit im Vergleich zu Intel-Prozessoren

SSE3 (2004)

Multimedia-Befehlssatz Wissenschaftliche und mathematische Anwendungen Mit Aufkommen der ersten Dual-Core-Prozessoren in Form des Pentium D im Jahr 2004 stellte Intel den SSE3-Befehlssatz vor. An dieser Stelle kommt gleich eine Erneuerung von SSE3 ins Rampenlicht, denn ein Teil der insgesamt 13 neuen Befehle sind für Hyperthreading bzw. Multicore-CPUs angedacht. Zitat Intel: "Two of the instructions contained within SSE3 deal specifically with Hyper-Threading, a technology that allows one physical processor to be recognized as two logical processors by a compatible operating system. ". Ansonsten ist SSE3 relativ unspektakulär, da es anders als die Vorgänger (MMX, 3DNow!, SSE, SSE2) nicht primär für Optimierungen privater Multimedia-Anwendungen, sondern vor allem für komplexe mathematische und wissenschaftliche Berechnungen konzipiert wurde. Aber auch Audio/Video-Codecs, 3D-Spiele und somit auch der Heimanwender dürften davon profitieren: "The 13 new instructions in SSE3 are primarily designed to improve thread synchronization and specific application areas such as media and gaming."

Auch AMD übernam den SS3-Befehlssatz. Spätestens aber dem Athlon 64-X2 unterstützen alle AMD-Prozessoren SEE3.

  • Leistungsgewinn bei: Komplexen mathematischen + wissenschaftlichen Aufgaben, Audio/Video-Codecs, 3D-Spiele
  • Optimierte Software: DivX, Mainconcept MPEG Encoder, Vector3D, Intel's C++ Compiler für Windows 8, CPU RightMark, Just Cause 2, STAR WARS: The Old Republic
  • Überblick:
    • 13 Befehle
    • Hyperthreading-Optimierung
    • Neu: horizontale Addition und Subtraktion in einem Register (ähnlich 3DNow!)

Weitere Quellen zu SSE3: SSE bis SSE4@intel.com || SSE3-Benchmark@anandtech.com ||

SSE2 (2001)

Multimedia-Befehlssatz Verschlüsseln, Komprimieren Im Zwei-Jahrestakt entwickelten die Intel-Ingenieure einen neuen Befehlssatz. SSE2 ist die Erweiterung von SSE, welches Intel wahrscheinlich auch als Anlass sah, den Pentium III in Pentium 4 umzubenennen. SSE2 existiert also seit Einführung des Pentium 4 im Jahr 2001. Wie der Name schon verrät verfolgt SSE2 dieselben Ziele wie der Vorgänger, nämlich die Beschleunigung von Multimedia-Anwendungen. SSE2 optimiert das parallele Abarbeiten von Datenmengen.

Neu bei SSE2 ist, dass Gleitkommazahlen mit doppelter Genauigkeit (d. h. 64-Bit-Präzision statt 32 Bit) verarbeitet werden. Im Vergleich zum MMX-Befehlssatz werden Ganzzahloperationen auf XMM- und nicht x87-Registern angewendet.

AMD setzte SSE2 erstmals bei seinen 64-Bit-Prozessoren wie dem Athlon 64 ein. Die SSE2-Lizenz erhielt AMD im Tausch gegen die AMD64-Lizenz, so dass auch Intel den Wechsel auf 64 Bit angehen konnte

  • Leistungsgewinn bei: Video-, Audio-, Bildverarbeitung, Verschlüsselung
  • Optimierte Software: AutoCAD Civil 3D, Adobe Photoshop, Premiere Elements/Pro, Encore DVD, 3DMax, Windows 8 setzt SSE2 voraus
  • Überblick:
    • 144 Befehle
    • Gleitkommazahlen mit doppelter Genauigkeit (64 statt 32 Bit Genauigkeit)
    • Vektorberechnungen nutzen XMM- statt x87-Register (wie es MMX macht)
    • Cache-Control-Instructions
    • Erweiterung von SSE

SSE (Streaming SIMD Extensions, 1999)

Multimedia-Befehlssatz Als Intel im Jahr 1999 den Pentium III veröffentlichte, erblickte auch der SSE-Befehlssatz das Licht der Welt. 2 Jahre nach Veröffentlichung von MMX verbesserte Intel die Kinderkrankheiten wie fehlende Gleitkomma-Unterstützung (d.h. Rechnen mit Kommazahlen). Außerdem erweiterte Intel die Register von 64 auf 128 Bit, so dass doppelte so viele Daten gleichzeitig verarbeitet werden können. Zentrales Ziel von SSE ist das parallele Abarbeiten von Datenmengen, welches bereits im MMX- und 3DNow!-Befehlssatz verfolgt wurde. Das Prinzip dahinter heißt Single Instruction Multiple Data (SIMD), wofür das zweite S in der Bezeichnung SSE steht. Wie der Name schon sagt, können mit einem Befehl mehrere Datenmengen parallel verarbeitet werden.

Intel hätte AMDs 3DNow! implementieren können. Man entschied sich aber dagegen und führte in Eigenregie SSE ein. Somit ist SSE wie die Vorgänger eine Multimedia-Befehlserweiterung, durch die vor allem Vektorberechnungen profitieren. Der Leistungsgewinn ist wieder bei 3D-Grafiken, Audio- und Videodaten zu finden. AMD beugte sich dem relativ hohen Erfolg von SSE und setzt den Befehlssatz seit dem Athlon XP ein.

  • Leistungsgewinn bei: 3D-Grafiken, Audio- und Videodaten (bsp. MPEG2 decoding)
  • Optimierte Software: Cineplayer, Adobe Photoshop, Adobe Premiere
  • Überblick:
    • 70 Befehle und 8 Register
    • Fließkomma- statt Ganzzahlen (siehe MMX)
    • 128 statt 64 Bit Register (siehe MMX)

Weitere externe Quellen: Hausarbeit Uni Aachen ||

3DNow! (1998 bis 2010)

Multimedia-Befehlssatz 3DNow! war AMDs Antwort auf die Multimedia-Befehlssatzerweiterung MMX von Intel, welche mit Aufkommen der K6-2-Prozessoren im Jahre 1998 Einzug in AMDs Prozessoren hielt. 3DNow! wurde ausschließlich in AMD-Prozessoren implementiert und Intel ignorierte diesen Befehlssatz schlichtweg. Nachdem Intel nur ein Jahr später den SSE-Befehlssatz (welches die gleichen Ansätze wie 3DNow! hatte und Intel hätte übernehmen können) veröffentlichte, war gleichzeitig das Ende von 3DNow! besiegelt, da viele Software-Entwickler sich auf den SSE-Befehlssatz konzentrierten. Nur sehr wenige Anwendungen wurden für 3DNow! optimiert, so dass AMD seit dem Jahr 2010 offiziell von der Verwendung von 3DNow! abrät. Alle Modelle nach der K10-Mikroarchitektur unterstützen 3DNow! nicht mehr.

Dabei war 3DNow! sehr leistungsfähig und hatte viele gute Ansätze, die heute in modernen Grafikkarten verwendet werden. 3DNow! hatte das Ziel, vor allem 3D-Anwendungen zu beschleunigen. AMD bewarb 3DNow! mit "Powerful 3D performance, Enhanced sound and video and Extreme Internet experience". Vor allem 3D-Spiele, Video- und Grafikbearbeitung profitieren von 3DNow!. Im Gegensatz zu MMX, welches mit Ganzzahlen (Integer) arbeitet, verarbeitet 3DNow! Gleitkommazahlen. Konkret bedeutet dies: MMX ist nur für einfache Pixelberechnungen (2D) nützlich, 3DNow! steigert die 3D-Leistung (Vektorberechnungen).

Im Nachhinein zeigt sich, dass Intel eine gute Marketing-Abteilung hat: obwohl 3DNow! technisch überlegen war, konnte es sich gegen MMX nie wirklich duchsetzen.

  • Leistungsgewinn bei: 2D und 3D-Grafiken, Audio- und Videodaten, "Internet"
  • Optimierte Software: DirectX 6, Tomb Raider III, Quake III Arena, Daikatana, Loose Cannon, Drakken, Striker, Slave Zero, Messiah, Duke Nukem Forever und Descent.
  • Überblick:
    • 21 Befehle
    • 64 Bit Register
    • Basiert auf Fließkommazahlen zur schnelleren Vektorberechnung (3D)
    • Nur in AMD-Prozessoren ab K6-2 verwendet
    • Später erfolgten kleinere Erweiterungen (Extended 3DNow!)

Weitere Quellen zu 3DNow!: 3DNow! Technology @amd.com || 3DNow! is deprecated@amdblog.com || 3DNow! opimierte Software@amd.com ||

MMX (Multi Media Extension, 1997)

Multimedia-Befehlssatz MMX war der erste erweiterte Befehlssatz, der den Pentium-Prozessoren ab dem Jahr 1997 sogar einen neuen Produktnamen verschaffte. Mit der Bezeichnung Pentium MMX verwies Intel explizit auf die neue Technik hin. AMD erwarb die Lizenz von Intel und setzte den MMX-Befehlssatz im K6-Prozessor ein.

MMX bringt 57 neue Befehle und 4 neue Datenformate mit sich. Ziel von MMX ist das parellele Abarbeiten von Datenmengen, was sich vor allem bei Video-, Audio-Dateien, 2D- und 3D-Grafiken positiv bemerkbar macht. Deswegen nannte Intel den MMX-Befehlssatz auch Multi Media Extension.

Bevor MMX so richtig Unterstützung aus der Software-Branche erhielt, brachte Intel drei Jahre später den Nachfolger SSE auf dem Markt. Aus diesem Grund ist MMX vergleichsweise wenig in Anwendungen verbreitet.

  • Leistungsgewinn bei: Audio- und Videodaten, 2D und 3D-Grafiken
  • Optimierte Software: Ulead VideoStudio, Adobe Photoshop
  • Überblick:
    • Parallelisierung von Datenmengen
    • 57 Befehle und 4 Datenformate
    • 64 Bit Register
    • Unterstützt nur Ganzzahlen (Integer)

Virtualisierung: AMD-V, VT-x, EPT

VTx, AMD-V (2006)

Befehlssatz für Virtualisierung Virtualisierung bedeutet, dass zwei oder mehrere Betriebssysteme auf einem PC ausgeführt werden können. Sehr bekannt sind Anwendungen wie VMWare, VirtualBox oder Windows Virtual PC, mit denen Anwender ein weiteres Betriebssystem in einer virtuellen Umgebung betrieben können. Wer beispielsweise Linux ausprobieren möchte, kann dies mit Programmen wie VirtualBox tun, ohne einen weiteren PC zu nutzen. Die physische Hardware wird emuliert, dem Betriebssystem also vorgegaukelt.

Das Problem hierbei ist logisch: zwei oder mehrere Betriebssysteme müssen sich einen Prozessor teilen, was zu Konflikten und Leistungseinbußen führen kann. Aus diesem Grund führten AMD (AMD-V)und Intel (VT-x) einen Befehlssatz für Optimierung von "hardware virtualization" ein. Obwohl AMD-V und VT-x untereinander nicht kompatibel sind, funktionieren sie nach demselben Prinzip. Hauptvorteile sind der Leistungsgewinn, da die Virtualisierung direkt von der CPU unterstützt wird, eine höhere Sicherheit und geringes Ausfallrisiko aufgrund von Konflikten zwischen den Betriebssystemen.

Sowohl Intel als auch AMD nutzen den Virtualisierungs-Befehlssatz nur in den höherklassigen Prozessoren. In den Einsteiger-Modellen wird in der Regel AMD-V bzw. Intel VT-x nicht unterstützt. AMD führte AMD-V bereits 2006 im Athlon 64 ein, Intel bei einigen Pentium 4 und Pentium D Modellen. Die Prozessorlisten helfen herauszufinden, welche Prozessoren hardwareseitige Virtualisierung unterstützen.

  • Leistungsgewinn bei: Hardware- und Software-Virtualisierung
  • Optimierte Software: VMWare, VirtualBox, Windows Virtual PC, KVM, Xen
  • Überblick:
    • Verbesserte Virtualisierung
    • Geschwindigkeitsgewinn, geringeres Konfliktpotential und höhere Sicherheit
    • AMD-V und Intel VT-x sind inkompatibel zueinander

Weitere externe Quellen: AMD Virtualization || Hardware-Assisted Virtualization Technology ||

EPT (Extended Page Tables, 2012), RVI (Rapid Virtualization Indexing)

Befehlssatz für Virtualisierung Intels erweiterter Befehlssatz für Virtualisierung als Nachfolger für VT-x. Detaillierte Informationen folgen demnächst.

  • Leistungsgewinn bei: Hardware- und Software-Virtualisierung
  • Optimierte Software: VMWare, VirtualBox, Xen
  • Überblick:
    • Nachfolger von Intel VT-x

Weitere Quellen: AMD Rapid Virtualization Indexing ||

Verschlüsselung: AES

AES (Advanced Encryption Standard, 2010)

Verschlüsseln, Komprimieren Verschlüsselung ist dem Heimanwender eher fremd, da Sicherheitsapekte eine geringere Priorität haben. Anders in Unternehmen: hier werden wichtige Daten oder ganze Festplatten verschlüsselt und mit einem Passwort versehen. Auch die Unternehmenskommunikation mit E-Mails (Schutz mit PGP) oder Voip muss geschützt werden. Und für diese Zwecke wurde der AES-Befehlssatz entwickelt, dessen 6 neue Befehle einige verarbeitungsintensive Teilschritte des AES-Algorithmus beschleunigen.

Intel nennt die implementierte AES-Befehle AES-NI (Advanced Encryption Standard New Instructions) und setzt diese seit dem Jahr 2010 ein. Intel nutzt AES als Qualitätsmerkmal der teureren Prozessoren. So unterstützen Core i5/i7 Prozessoren AES, wohingegen der Core i3, Pentium oder Celeron ohne den AES-Befehlssatz auskommen müssen. AMD unterstützt AES seit der Bulldozer-, Piledriver- bzw. Jaguar-Mikroarchitektur.

  • Leistungsgewinn bei: Datenverschlüsselung
  • Optimierte Software: TrueCrypt, BitLocker, PGP, 7-Zip, Winzip, Voip-Kommunikation
  • Überblick:
    • 6 Befehle
    • Beschleunigt das Ent- und Verschlüsseln von Dateien
    • Bietet höheren Schutz beim Verschlüsseln (so genannte Seitenattacken)

Weitere externe Quellen: Inte AES New Instructions ||