Набор команд ммх

Идея дополнительных инструкций, повышающих производительность, в ходу и сегодня. Новые команды процессора вводят для борьбы с «узкими местами». Они ориентированы на актуальные задачи, для которых прежняя система команд малоэффективна. Уже после появления процес­сора Pentium фирма Intel добавила в него ряд команд для обработки мультимедийных данных. Набор новых ко­манд получил название ММХ (MultiMedia extension — мультимедийное расширение). Первоначально поддерж­ка команд ММХ помечалась прямо на микросхеме про­цессора.

Работоспособность программ не зависит от наличия поддержки команд ММХ — старые процессоры моделиру­ют команды ММХ с помощью стандартных инструкций.

Набор команд 3dNow!

Команды ММХ недолго оставались единственным дополнительным набором. Фирма AMD добавила в свои Pentium совместимые процессоры (К6-2) набор из 21 команды, который получил название 3DNow! Эти команды ускоряют обсчет трехмерной графики, позволяя одновременно выполнить несколько оди­наковых операций над действительными числами.

Модуль действительной арифметики был тогда слабым местом процессоров фирмы AMD, которые заметно уступали современному им поколению процес­соров Intel. При использовании команд 3DNow! расчеты могли идти в восемь раз быстрее. На практике достигалось удвоение или утроение скорости специ­фических действий, но и это с лихвой перекрывало отставание процессоров AMD от продукции компании Intel. Новые команды эффективны только при массовом выполнении однотипных операций, почему их и предназначили для расчета трехмерной графики.

Эффект от дополнительных команд процессора особенно высок при их использовании в служебных модулях операционной системы (драйверах и динамических библиотеках). Операционная система Windows поддерживает команды 3DNow! в библиотеке DirectX начиная с версии 6.1. Повышение про­изводительности сказывается на всех программах, даже тех, которые не исполь­зуют новые возможности процессоров напрямую.

В процессорах Athlon в набор 3DNow! добавлено пять дополнительных ин­струкций.

Кэш-память

Скорость процессора во многом зависит от того, насколько быстро происходит обмен данными с оперативной памятью. Многие команды включают чтение данных из оперативной памяти или запись в нее. Выполнение операции чтения или записи заканчивается в момент завершения передачи данных. Если процес­сору приходится ждать, скорость работы падает. Частота работы обычной памя­ти меньше, чем внутренняя частота процессора, поэтому задержки неизбежны. Эксперименты показывают, что производительность процессора при этом сни­жается в десять и более раз. Ускорить работу позволяет дополнительная кэш­ память, отданная в полное распоряжение процессора.

Назначение кэш-памяти

Объем кэш-памяти меньше объема основной памяти, но запись и чтение данных в ней выполняется намного быстрее. Данные в кэш-памяти дублируют данные, имеющиеся в основной памяти. В ходе работы процессору часто нужны одни и те же данные. Если эти данные есть в кэш-памяти, «медленные» операции чте­ния и записи в основную память не нужны. При чтении из основной памяти данные одновременно заносятся в кэш. Повторное обращение к ним процессор выполнит намного быстрее.

Если рассыпать коробок спичек и собирать их, наклоняясь за каждой спич­кой отдельно, это тяжелый труд. Если поднимать по несколько спичек за один раз, работа намного упрощается. Кулак, в который можно зажать десяток спи­чек, — это неплохая модель кэш-памяти.