EDI и ESP), так и переменные в памяти, используя для этого стандартную схему адресации, принятую в процессорах х86. Хотя ММХ-регистры и имеют ни с чем не совпадающие названия, на самом деле они являются “псевдонимами” регистров сопроцессора (st0-st7). Это означает, что, изменяя один из регистров ММХ в своей программе, мы в то же время изменяем регистры сопроцессора. Зачем такие сложности? Не проще ли было их сделать “раздельными”? В конце концов, для этого понадобилось бы не так уж и много усилий со стороны разработчиков процессора... Очевидно, это было сделано не только с целью добавить работы программистам. Как всегда, все дело в совместимости. Если бы было сделано так, как подсказывает логика, то пришлось бы переписать операционную систему! Те, кто знаком с работой процессора в защищенном режиме, наверное, уже догадались, о чем идет речь. Конечно же, о мультизадачности. Дело в том, что в многозадачной среде программы должны быть независимы друг от друга. При переключении с одной задачи на другую значения всех регистров “старой” задачи должны быть сохранены. В настоящее время о сохранении регистров микропроцессора заботится сам микропроцессор, а о сохранении регистров сопроцессора заботится операционная система. Так как все регистры ММХ одновременно являют собой регистры FPU (Floating Point Unit — сопроцессор), то операционная система, сохраняя регистры FPU, сохраняет и регистры ММХ! Проблема решена, кроме того, она избавила нас от ожидания выхода Windows 95 ММХ. Программист должен заботиться о том, чтобы код, использующий FPU и ММХ, работал корректно. Код одного типа (ММХ или FPU) должен быть по возможности сгруппирован. Для достижения наибольшей производительности в программе не должно быть условных переходов из части кода, использующего FPU, к коду, использующему ММХ. После того как работа с ММХ завершена, нужно очистить регистры mmregO-mmreg7. Это делается для того, чтобы в последующем сопроцессор не столкнулся с “грязными” регистрами непонятного формата. Для этого используется новая инструкция EMMS, которая помечает все регистры FPU как “пустые”.

Точно так же, как и “обычные” инструкции микропроцессора, инструкции MMX могут выполняться в паре с другой инструкцией одновременно. Более того, в некоторых случаях возможно одновременное выполнение двух инструкций MMX. Операции сдвига и умножения могут быть выполнены как на и-, так и на v-конвейере²¹. Ограничения, накладываемые на возможность распа-ровки, следующие:

Все инструкции можно разбить на следующие группы³':

Приведем описание лишь некоторых инструкций, помогающих понять суть работы ММХ.

MOVD

Формат MOVD mmregl, reg32/mem32

MOVD reg32/mem32, mmregl Описание

Инструкция MOVD пересылает 32 младших бита регистра ММХ в регистр общего назначения или память Или же из регистра общего назначения/памяти в регистр ММХ В последнем случае, кроме собственно пересылки, биты 32-64 соответствующего регистра обнуляются

PADDB mmregl, mmreg2/mem64 Описание

Складывает восемь 8-разрядных чисел операнда источника (ММХ-регистра или 64-разрядного поля памяти) и восемь 8-разрядных чисел операнда-получателя (регистра ММХ) В случае переполнения полученные значения заворачиваются (то есть 255+10=9) без установки флага переноса при подсчете последующих байтов Результат помещается в операнд-получатель

PADDSW

Складывает четыре 16-битных числа со знаком операнда источника (регистра ММХ или 64-разрядного поля памяти) и четыре соответствующих значения операнда-получателя (регистра ММХ) Если сумма каких-либо двух из них менее чем -32768 (8000h), то результат сложения -32768 (8000h) Аналогично в случае, когда сумма превышает 32767 (7FFFh), возвращаемый результат — 32767 (7FFFh) Результат заносится в операнд-получатель Следующий список возможных ситуаций помогает понять, как происходит сложение

PCMPEQB

Формат :

PCMPEQB mmregl, mmreg2 /mem64

Сравнивает источник с получателем, рассматривая операнды как упакованные байты Если биты операндов эквивалентны, то все биты 8-разрядной части получателя устанавливаются равными единице, в противном случае они обнуляются

PCMPGTB mmregl, mmreg2/mem64

Аналогична PCMPEQ, но в отличие от нее биты в целевом операнде устанавливается в том случае, когда байт целевого операнда больше соответствующего байта операнда источника

PACKUSWB

PACKUSWB mmregl, mmreg2/mem64 Описание

Переводит восемь знаковых слов, задаваемых аргументами (по четыре слова в каждом), в восемь беззнаковых байтов После чего результат сохраняется в mmregl Сатурация при этом происходит следующим образом

Рис. А Команда PACKUSWB

 

 

 

 

То есть источником может быть как переменная памяти, так и регистр ММХ. А целевым может быть только регистр ММХ, К тому же MOVD и MOVQ допускают пересылки из регистров ММХ в память, Одним из первых вопросов у меня был, зачем так много команд? Ведь количество операций не так уж и велико... Дело в том, что название команды формируется из двух частей. Первая часть говорит о том, что она делает (MOV, PSUB, PADD). Вторая же говорит о том, как она интерпретирует операнды. Рассмотрим команду PACKUSWB. Первая часть строки — PACK — указывает, что будем что-то упаковывать. Вторая же — USWB — в свою очередь разбивается на две — US и WB. US говорит о том, что результат будет беззнаковым с сатурацией⁴', WB же указывает, что источник — упакованные слова,результат — упакованные байты. Благодаря такой записи смысл инструкции схватывается “на лету”, по этой же причине и команд так много. Приведем полный перечень мнемоник:

Р— упакованные данные (Packed data)

. Итак, появились процессоры с ММХ — ряд процессоров Intel—Pentium и новый процессор AMD Кб. Допустим, мы их купили, и они уже исправно на нас работают. Будут ли мульти-медийные приложения работать быстрее? Ответ — да. Благодаря новому набору команд ММХ? Ответ - нет. Дело в том, что процессор Intel-Pentium с технологией ММХ отличается от своего собрата без таковой не только набором команд, но и тем, что у него:

Однако разрядность ММХ-регис-тров, к сожалению, мала. Поэтому некоторые классы задач сложно приспособить к использованию этой мощи. К примеру, в графике часто нужно выполнить операцию умножения матрицы на матрицу или вектора на матрицу. Казалось бы, вот где ММХ понадобится. Однако в большинстве задач в качестве элементов матрицы или вектора используются числа с плавающей точкой. Вывод — ММХ тут не применишь. Правда, можно в качестве элементов использовать числа с фиксированной точкой¹. Размер такого числа — четыре байта. То есть в один регистр поместится только два элемента вектора. Тонкость тут в том, что в случае трехмерных преобразований скалярное произведение нужно считать от двух трехэлементных векторов... Решить проблему можно — использовать для этого два ММХ-регист-ра: в первом — два элемента, во втором — один. Однако выигрыш при этом будет не столь значителен, как хотелось бы.

К чему же мы пришли? Очевидно, что технология ММХ — это шаг вперед. Аббревиатура ММХ уже стала символом революции. Недаром корпорация Intel пыталась в судебном порядке запретить ее использовать AMD (впрочем, безуспешно). ММХ-технология прекрасно вписывается в существующую архитектуру микропроцессора. Сохраняется полная совместимость с уже написанными программными продуктами. Хотя наряду с этим видны и ограничения, заложенные в нее, которые со временем нужно будет преодолевать.