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MMX

2018-09-03 09:32:36     所属分类:并发计算
最早支持MMX多媒体指令集的Pentium MMX处理器

MMX是由英特尔开发的一种SIMD多媒体指令集,共有57条指令。它于1996年集成在英特尔奔腾(Pentium)MMX处理器上,以提高其多媒体数据的处理能力。

其优点是增加了处理器关于多媒体方面的处理能力,缺点是占用浮点数寄存器进行运算(64位MMX寄存器实际上就是浮点数寄存器的别名)以至于MMX指令和浮点数操作不能同时工作。为了减少在MMX和浮点数模式切换之间所消耗的时间,程序员们尽可能减少模式切换的次数,也就是说,这两种操作在应用上是互斥的。AMD在此基础上发展出3D Now!指令集。

3D Now!发布一年后,Intel在MMX基础上发展出SSE(Streaming SIMD Extensions)指令集,用来取代MMX。现在,新开发的程序不再仅使用MMX来最优化软件运行性能,而是改使用如SSE、3DNOW!等更容易最优化性能的新一代多媒体指令集,不过目前的处理器大多仍可以运行针对MMX最优化的较早期软件。

目录

  • 1 MMX的字面涵义
  • 2 技术细节
  • 3 SIMD技术的发展
  • 4 外部链接

MMX的字面涵义

1997年,Intel公司起诉AMD公司与Cyrix公司非法使用(misuse)了商标MMX。随后这起诉讼庭外和解,AMD公司承认MMX为Intel的商标,Intel允许AMD公司使用MMX作为一项技术的名称。在这起诉讼中,AMD披露MMX是Intel命名的矩阵数学扩展(Matrix Math eXtensions)的字母缩写。

技术细节

MMX寄存器,称作MM0到MM7,实际上就是处理器内部80比特字长的浮点寄存器栈st(0)到st (7)的尾数部分(64比特长)的复用。由于浮点栈寄存器的高16位未被MMX技术使用,因此这16位都置为1,因此从栈寄存器的角度看,其浮点值为NaN或Infinities,这可用于区分寄存器是处于浮点栈状态还是MMX状态。作为MMX寄存器都是直接访问。利用了装配数据类型(packed data type)的概念,每个MMX寄存器的64比特字长可以看作是2个32位整数、或者4个16位整数、或者8个8位整数,从而可以执行整数SIMD运算。这对于1990年代中期的2D、3D计算的加速还是很有意义的,因为当时的计算机的图形处理器(GPU)还很不发达。但现在MMX整数SIMD运算对于图形运算来说是多余的技术了。不过MMX的饱和算术运算(saturation arithmetic operations)对于一些数字信号处理应用还是有用的。

SIMD技术的发展

继MMX技术之后,Intel又于1999年在Pentium-III处理器上推出SSE技术,引入了新的128位宽的寄存器集(register file),称作XMM0到XMM7。这些XMM寄存器用于4个单精度浮点数运算的SIMD执行,并可以与MMX整数运算或x87浮点运算混合执行。2001年在Pentium 4上引入了SSE2技术,进一步扩展了指令集,使得XMM寄存器上可以执行8/16/32位宽的整数SIMD运算或双精度浮点数的SIMD运算。这使得SIMD技术基本完善。

外部链接

  • Intel® Pentium® Processors with MMX™ Technology for Embedded Computing - Technical Documents
  • The MMX Instruction Set from The Art of Assembly Language
  • IA Software Developer's Manual, Vol 1 (PDF),see chapter 8 for MMX programming
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