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            天衣有縫

            冠蓋滿京華,斯人獨憔悴~
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            fpu, mmx及sse的一些 介紹(原創(chuàng))

            Posted on 2007-04-18 15:57 天衣有縫 閱讀(4654) 評論(2)  編輯 收藏 引用 所屬分類: program
            為什么要需要FPU和MMX/SSE?
            提供了SIMD環(huán)境(single instruction multi data),即單指令多數(shù)據(jù)。
            內(nèi)嵌浮點運算單元,64及128位寄存器等。甚至sin/cos等數(shù)學(xué)函數(shù)也囊括其中,
            著名的xvid項目就是使用gcc編譯后使用MMX/SSE優(yōu)化匯編的典型案例。

            轉(zhuǎn)載請注明原創(chuàng):http://m.shnenglu.com/jinglexy
            msn and mail: jinglexy at yahoo dot com dot cn 上海體育館2007.4.18

            FPU: 8個80位浮點寄存器(數(shù)據(jù)),16位狀態(tài)寄存器,16位控制寄存器,16為標(biāo)識寄存器。
                 使用FPU指令對這些寄存器進(jìn)行操作,這些寄存器構(gòu)成一個循環(huán)棧,st7棧底,st0棧頂,
                 當(dāng)一個值被壓入時,被存入st0,原來st0中的值被存入st7
            MMX: 將8個FPU寄存器重命名為8個64位MMX寄存器,即mm0到mm7。
                 57條MMX指令,加快了整形浮點運算,但是對于復(fù)雜浮點運算無幫助

            SSE: 8個128位寄存器(從xmm0到xmm7),MXSCR寄存器,EFLAGS寄存器,專有指令(復(fù)雜浮點運算)
            SSE2: 寄存器和SSE相同,增加了5種數(shù)據(jù)類型(都是128位),專有指令
            SSE3: 僅增加了幾個新的指令

            由于MMX使用的寄存器影射到FPU寄存器上,所以MMX指令執(zhí)行前,需要保存FPU堆棧。

            示例1,F(xiàn)PU寄存器及指令使用(下面所有程序都使用at&t風(fēng)格匯編):
            data1:
                    .byte 0x34, 0x12, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00
            data2:
                    .byte 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00
            .section .text
            .globl _start
            _start:
                    nop
                    fbld  data1     壓入st0
                    fimul data2     st0中的值和data2相乘,保存在st0中
                    fbstp data1     st0彈出到內(nèi)存44


            示例2, SSE寄存器及指令使用
            .lcomm data 16
            value1:
                    .float 12.34, 2345.543, -3493.2, 0.44901
            value2:
                    .float -54439.234, 23231.4, 1.0098, 0.000003
            .section .text
            .globl _start
            _start:
                    movups value1, %xmm0
                    movups value2, %xmm1
                    movups %xmm0, %xmm2
                    movups %xmm0, data


            Feedback

            # re: fpu, mmx及sse的一些 介紹(原創(chuàng))  回復(fù)  更多評論   

            2008-02-19 14:47 by 海楓
            你好,我最近也在看FPU的資料(Intel CPU的官方文檔)

            想向你請教一下:
            FPU,SEE和MMX是不是有重疊的部分呢?

            在Intel CPU下的GCC對于浮點計算部分代碼是不是轉(zhuǎn)換上只用FPU的指令呢?
            下面是我在Linux下跑的一個例子,前一部分代碼是C源代碼,后一部分代碼是GCC處理后的相應(yīng)匯編代碼,我發(fā)現(xiàn)里面只有涉及FPU的東西,而沒有MMX和SEE。

            ylin@ylin:~/program/c$ cat double.c

            double sum(double s1, double s2)
            {
            int i = 1;
            double c = 3.0;
            c += s1;
            c += s2;
            c += i;

            return c;
            }


            void test()
            {
            sum(1.0, 2.0);
            }
            ylin@ylin:~/program/c$ cat double.s
            .file "double.c"
            .section .rodata
            .align 8
            .LC0:
            .long 0
            .long 1074266112
            .text
            .globl sum
            .type sum, @function
            sum:
            pushl %ebp
            movl %esp, %ebp
            subl $32, %esp
            movl 8(%ebp), %eax
            movl %eax, -24(%ebp)
            movl 12(%ebp), %eax
            movl %eax, -20(%ebp)
            movl 16(%ebp), %eax
            movl %eax, -32(%ebp)
            movl 20(%ebp), %eax
            movl %eax, -28(%ebp)
            movl $1, -4(%ebp)
            fldl .LC0
            fstpl -16(%ebp)
            fldl -16(%ebp)
            faddl -24(%ebp)
            fstpl -16(%ebp)
            fldl -16(%ebp)
            faddl -32(%ebp)
            fstpl -16(%ebp)
            fildl -4(%ebp)
            fldl -16(%ebp)
            faddp %st, %st(1)
            fstpl -16(%ebp)
            fldl -16(%ebp)
            leave
            ret
            .size sum, .-sum
            .section .rodata
            .align 8
            .LC2:
            .long 0
            .long 1073741824
            .text
            .globl test
            .type test, @function
            test:
            pushl %ebp
            movl %esp, %ebp
            subl $16, %esp
            fldl .LC2
            fstpl 8(%esp)
            fld1
            fstpl (%esp)
            call sum
            fstp %st(0)
            leave
            ret
            .size test, .-test
            .ident "GCC: (GNU) 4.1.2 (Ubuntu 4.1.2-0ubuntu4)"
            .section .note.GNU-stack,"",@progbits

            # re: fpu, mmx及sse的一些 介紹(原創(chuàng))[未登錄]  回復(fù)  更多評論   

            2008-03-19 10:44 by 補考少年
            [b]原始短消息:[/b] [url=http://bbs.chinaunix.net/pm.php?action=view&folder=inbox&pmid=757158]你好![/url]
            [quote]我在你的博客中有留言!!
            想問你個問題!
            期待你的回復(fù)!![/quote]


            很抱歉,才看到你的短信
            FPU,SEE和MMX是不是有重疊的部分呢?
            你是說寄存器重疊嗎?fpu和mmx使用相同的寄存器,名字不同,使用任意一個之前最好保存相關(guān)上下文寄存器。
            sse和sse2只有比較新的cpu(pII以上)才支持,為了保證兼容性,默認(rèn)編譯器不會使用它。
            gcc幫助中有:
            i386 and x86-64 Options -mtune=cpu-type -march=cpu-type -mfp-
            math=unit -masm=dialect -mno-fancy-math-387 -mno-fp-ret-in-387
            -msoft-float -msvr3-shlib -mno-wide-multiply -mrtd -malign-dou-
            ble -mpreferred-stack-boundary=num -mmmx -msse -msse2 -msse3
            -m3dnow -mthreads -mno-align-stringops -minline-all-stringops
            -mpush-args -maccumulate-outgoing-args -m128bit-long-double
            -m96bit-long-double -mregparm=num -momit-leaf-frame-pointer
            -mno-red-zone -mno-tls-direct-seg-refs -mcmodel=code-model -m32
            -m64
            就像沒有fpu的時候使用libc中軟浮點一樣,默認(rèn)gcc對一些復(fù)雜算法使用fpu指令和軟件算法來解決
            可以比較一下:
            gcc -c double.c -o double -msse2
            objdump -d double
            gcc -c double.c -o double -m3dnow
            objdump -d double
            對優(yōu)化的一些猜測:針對各個平臺編譯一套dll或.so(不同的編譯優(yōu)化選項),然后啟動時判斷平臺,加載不同的dll

            具體的我也沒深入研究過,都是一知半解,希望對你有幫助
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