Практическая работа № 6 Инструкции микропроцессора
1. MMX
MMX (Multimedia Extensions — мультимедийные расширения) - Набор инструкций, выполняющих характерные для процессов кодирования/декодирования потоковых аудио/видео данных действия за одну машинную инструкцию. Впервые появился в процессорах Pentium MMX. Разработан в лаборатории Intel в Хайфе, Израиль, в первой половине 1990-х.
Регистры mmx
Расширение MMX включает в себя восемь 64-битных регистров общего пользования MM0—MM7. Для совместимости со способами сохранения состояния процессора в существующих ОС Intel была вынуждена объединить в программной модели процессора восемь регистров MMX с мантиссами восьми регистров FPU (Математический сопроцессор). Аппаратно это могут быть разные устройства, но с точки зрения программиста - это одни и те же регистры. Таким образом, нельзя одновременно пользоваться командами Математического сопроцессора и MMX.
Типы данных mmx
Команды технологии MMX работают с 64-разрядными целочисленными данными, а также с данными, упакованными в группы (векторы) общей длиной 64 бита. Такие данные могут находиться в памяти или в восьми MMX-регистрах.
Команды технологии MMX работают со следующими типами данных:
упакованные байты (восемь байтов в одном 64-разрядном регистре) (англ. packed byte);
упакованные слова (четыре 16-разрядных слова в 64-разрядном регистре) (packed word);
упакованные двойные слова (два 32-разрядных слова в 64-разрядном регистре) (packed doubleword);
64-разрядные слова (quadword).
Синтаксис
MMX-команды имеют следующий синтаксис: instruction [dest, src]. Здесь instruction — имя команды, dest обозначает выходной операнд, src — входной операнд.
В систему команд введено 57 дополнительных инструкций для одновременной обработки нескольких единиц данных. Большинство команд имеют суффикс, который определяет тип данных и используемую арифметику:
US (unsigned saturation) — арифметика с насыщением, данные без знака.
S или SS (signed saturation) — арифметика с насыщением, данные со знаком. Если в суффиксе нет ни S, ни SS, используется циклическая арифметика (wraparound).
B, W, D, Q указывают тип данных. Если в суффиксе есть две из этих букв, первая соответствует входному операнду, а вторая — выходному.
Новые инструкции включают следующие группы:
Команды пересылки данных (Data Transfer Instructions) между регистрами MMX и целочисленными регистрами и памятью;
Команды преобразования типов
Арифметические операции (Arithmetic Instructions), включающие сложение и вычитание в разных режимах, умножение и комбинацию умножения и сложения;
Примечания
Команды сравнения (Comparison Instructions) элементов данных на равенство или по величине;
Логические операции (Logical Instructions)- И, И-НЕ, ИЛИ и Исключающие ИЛИ, выполняемые над 64 битными операндами;
Сдвиговые операции (Shift Instructions) логические и арифметические;
Команды управления состоянием (Empty MMX State) очистка MMX - установка признаков пустых регистров в слове тегов.
2. SSE
SSE (англ. Streaming SIMD Extensions, потоковое SIMD-расширение процессора) — это SIMD (англ. Single Instruction, Multiple Data, Одна инструкция — множество данных) набор инструкций, разработанный Intel и впервые представленный в процессорах серии Pentium III как ответ на аналогичный набор инструкций 3DNow! от AMD, который был представлен годом раньше. Первоначально названием этих инструкций было KNI — Katmai New Instructions (Katmai — название первой версии ядра процессора Pentium III).
Технология SSE позволяла преодолеть 2 основные проблемы MMX — при использовании MMX невозможно было одновременно использовать инструкции сопроцессора, так как его регистры были общими с регистрами MMX, и возможность MMX работать только с целыми числами.
SSE включает в архитектуру процессора восемь 128-битных регистров и набор инструкций, работающих со скалярными и упакованными типами данных.
Преимущество в производительности достигается в том случае, когда необходимо произвести одну и ту же последовательность действий над разными данными. В таком случае блоком SSE осуществляется распараллеливание вычислительного процесса между данными.