Один из путей к увеличению производительности процессора – это
использование технологии вычислений основанной на том, что одна команда
оперирует многими данными (single-instruction, multiple data (SIMD)).
Вычисления с помощью SIMD ... представлены в архитектуре IA-32
технологией MMX.Технология MMX позволяет вычислениям SIMD производиться над
упакованными целыми числами в виде байтов, слов и двойных слов. Эти целые
содержаться в наборе из восьми 64-битных регистрах называемых MMX
регистрами ....
В процессоре Intel Pentium III технология SIMD была расширена с помощью
потоковых расширений SIMD (SSE). SSE позволяет производить вычисления SIMD
над операндами, содержащими четыре упакованных элемента с плавающей точкой
одинарной точности. Эти операнды могут храниться как в памяти, так и в
одном из 128-битных регистров называемых XMM регистрами .... SSE
также расширяет вычислительные способности SIMD, путем добавления
дополнительных 64-битных MMX команд.
В процессорах Pentium 4 и Intel Xeon модель вычислений SIMD была далее
расширена с помощью SSE2 и SSE3.
SSE2 работает с операндами, хранящимися в памяти или в XMM регистрах.
Технология SSE2 расширяет вычисления SIMD для работы с упакованными
элементами данных с плавающей точкой двойной точности и 128-битными
упакованными целыми числами. В SSE2 введены 144 дополнительные команды для
работы с двумя элементами данных с плавающей точкой двойной точности или
над упакованными целыми числами в виде шестнадцати байтов, восьми слов,
четырех двойных слов и двух четверных слов.
SSE3 улучшает x87, SSE и SSE2 с помощью добавления тринадцати инструкций,
позволяющих повысить производительность приложений в специфичных областях.
Таких как: обработка видео, комплексная арифметика синхронизация потоков.
SSE3 дополняет SSE и SSE2 с помощью команд ассиметричной обработки данных
SIMD, команд позволяющих горизонтальные вычисления, а так же команд
позволяющих избежать загрузки в кэш разделенных нитей.
...
SIMD улучшает выполнение 3D графики, распознавание речи, обработки
изображений, научных приложений и приложений удовлетворяющих следующим
характеристикам:
. Внутренняя параллельность
. Рекурсивный доступ к областям памяти
. Локальные рекурсивные операции над данными
. Контроль над потоком независимых данных
Инструкции SIMD для работы с числами с плавающей точкой полностью
поддерживают стандарт IEEE 754 «для бинарной арифметики чисел с плавающей
точкой». Они доступны во всех режимах работы процессора.
Технологии SSE, SSE2 и MMX – это архитектурные дополнения архитектуры IA-
32. SSE и SSE2 также включают инструкции кэширования и организации памяти,
которые могут улучшить использование КЭШа и производительность приложений.
...
Теxнология MMX
Технология MMX основывается на:
. 64-битных MMX-регистрах
. поддержке операций SIMD над упакованными целыми в виде байтов,
слов и двойных слов
Инструкции MMX полезны в мультимедийных и коммуникационных приложениях
SSE
SSE основывается на:
. 128-битных XMM-регистрах
. 128-битных типах данных, содержащих четыре упакованных операнда с
плавающей точкой одинарной точности
. инструкциях предвыборки данных
. инструкциях хранения в течение неопределенного срока и других
инструкций кэширования и упорядочивания памяти
. дополнительной поддержке 64-битных целых SIMD
Инструкции SSE полезны при обработке трехмерной геометрии, 3D-рендеринга,
распознавания речи, а также для кодирования и декодирования видео.
SSE2
SSE2 добавляют следующее:
. 128-битный тип данных с двумя упакованными операндами с плавающей
точкой двойной точности
. 128-битные типы данных для целочисленных операций SIMD над целыми в
виде шестнадцати байт, восьми слов, четырех двойных слов или двух
четверных слов.
. Поддержку арифметики SIMD над 64-битными целочисленными операндами
. Инструкции для конвертирования между новыми и существующими типами
данных
. Дополнительная поддержка перемешивания данных
. Дополнительная поддержка операций кэширования и упорядочивания
памяти
Инструкции SSE2 полезны для обработки 3D графики, кодирования и
декодирования видео и шифрования.
SSE3
SSE3 добавляет следующее:
. SIMD операции с плавающей точкой для ассиметричных и горизонтальных
вычислений
. Специальную 128-битную загрузочную инструкцию для избежания
разделения нити КЭШа
. x87 FPU – инструкцию для конвертирования в целое независимо от FCW
(floating-point control word)
. инструкции для поддержки синхронизации потоков
Инструкции SSE3 могут применяться в научных, видео и многопоточных
приложениях.
... |
