Программирование ХММ-расширения
Что бы ученые ни придумали, отвечать приходится студенту.
А. Хлудеев
В этой главе мы рассмотрим практические вопросы программирования ХММ-расширения микропроцессора Pentium III. Программирование целочисленного MMX-расширения рассмотрено в уроке 20 "ММХ-технология микропроцессоров Intel" учебника. Там же рассмотрены архитектура и система команд ХММ-расширения, но остались "за бортом" вопросы организации практической работы с ними. Кроме учебника архитектура и система команд ХММ-расширения рассмотрены в литературе.
С точки зрения структуры материал, изложенный ниже, состоит из двух частей: в первой части рассматриваются практические аспекты применения команд ХММ-расширения для решения некоторых типов задач, а во второй части – порядок разработки программ, использующих команды ХММ-расширения. Предполагается, что для разработки ассемблерных программ используется пакет TASM.
Новые сапоги всегда жмут.
Козьма Прутков
Необходимо отметить тот факт, что фирма Intel – не единственная из фирм, разрабатывающих микропроцессоры, активно работает над проблемой обработки больших массивов однородной информации. Не секрет, что постоянным соперником фирмы Intel по вопросам архитектуры микропроцессора является фирма AMD. Между ними по различным направлениям идет постоянная борьба за рынок компьютеров архитектуры х86. Мы не будем рассматривать ее хронологию, уделим внимание лишь тому, для чего и в какой форме в архитектуре микропроцессоров этих фирм появились средства для потоковой обработки данных с плавающей точкой или SSE (Streaming SIMD Extensions).
Толчком к развитию SIMD-технологий (в том числе и целочисленных) стали задачи с большими объемами однородных исходных данных простой структуры. Основные области, где встречается такая информация, – Интернет и компьютерные игры. Именно здесь возникает множество задач по обработке звука, видео, графики. Если рассматривать современные компьютерные игры, то в них активно используются мощности сопроцессора для производства расчетов ЗО-объектов в трехмерном пространстве (отсюда, кстати, и название – 3DNow!). Архитектура и производительность стандартного сопроцессора не обеспечивают с нужной эффективностью эти расчеты. Фирмы-производители микропроцессоров активно начали поиск технологий, которые позволили бы увеличить производительность подсистемы для расчетов с плавающей точкой.
Известно несколько путей повышения эффективности расчетов подобного рода: увеличение тактовой частоты, уменьшение задержек выполнения команд в сопроцессоре, конвейеризация вычислений с плавающей точкой, реализация SIMD-технологии, использование параллельных конвейерных устройств для расчетов с плавающей точкой. Среди этих путей фирмы Intel и AMD выбрали свои. Тактовую частоту работы микропроцессора постоянно повышают обе фирмы, чему мы являемся заинтересованными свидетелями. Что же касается подсистемы обработки данных с плавающей точкой, то архитектурно они реализованы по-разному.
Так, фирма Intel пошла по пути конвейеризации вычислений с плавающей точкой и реализации SIMD-технологии вычислений с плавающей точкой. Фирма AMD работает над уменьшением задержек выполнения команд в сопроцессоре и над реализацией SIMD-технологии вычислений с плавающей точкой. Эти технологии реализованы в микропроцессорах Pentium III фирмы Intel и Atlon фирмы AMD, но они не совсем одинаковы. Архитектура целочисленного MMX-расширения у этих микропроцессоров совпадает (в семействе AMD целочисленное MMX-расширение появилось в микропроцессоре AMD Кб (ММХ)), что же касается архитектуры ХММ-расширения с плавающей точкой, то здесь различия более существенные начиная с их названий.