這篇來介紹intel cpu的高級特性，SIMD-單指令多數(shù)據(jù)，從名字來看，就是執(zhí)行一條指令可以計算多個數(shù)據(jù)。先從最簡單的mmx指令集來看，在寄存器那篇已經(jīng)提 到，mmx有 mm0-mm7 共8個64位寄存器，但是寄存器并非獨立寄存器，而是復用了上篇說到的fpu數(shù)據(jù)堆棧寄存器，也就是說使用mmx指令集會破壞fpu的計算，如果同時使用 著兩種特性，一定要注意這點，避免出現(xiàn)莫名的錯誤。

首先mmx指令集需要cpu的支持，但不是所有cpu都支持，不然也不會稱之為高級特性 了，所以在使用之前需要檢測，檢測指令為cpuid，獲得cpu的特性，cpuid雖然只有一條指令，但是其隱含的內(nèi)容太多，這里僅僅介紹檢測SIMD指 令集所需要的部分，其他一些信息可參閱Intel 手冊獲得。

當eax為1時，cpuid指令返回cpu簽名信息，放入ecx和edx寄存器中，相應(yīng)位為1表示支持。檢測SIMD指令集的結(jié)果如下：

寄存器位特性

EDX	23	支持MMX
EDX	25	支持SSE
EDX	26	支持SSE2
ECX	0	支持SSE3

具體檢測代碼如下(AT&T 語法)：

.section .datammxstring: .asciz "支持mmx指令集\n"ssestring: .asciz "支持sse指令集\n"sse2string: .asciz "支持sse2指令集\n"sse3string: .asciz "支持sse3指令集\n".section .text .globl _main _main:movl $1, %eaxcpuidmmxop:test $0x800000, %edxjz sseoppushl $mmxstringcall _printfsseop:test $0x2000000, %edxjz sse2oppushl $ssestringcall _printfsse2op:test $0x4000000, %edxjz sse3oppushl $sse2stringcall _printfsse3op:test $0x01, %ecxjz endpushl $sse3stringcall _printf end:pushl $0call _exit

下面正式開始mmx指令集的介紹，使用mmx需要三個步驟：

• 從整數(shù)值創(chuàng)建打包整數(shù)，載入mmx寄存器
• 使用mmx指令集計算
• 從mmx獲得結(jié)果，存入內(nèi)存

第一個和最后一個步驟比較簡單，僅僅是數(shù)據(jù)移動而已，這里提到打包，因為這里要單指令多數(shù)據(jù)，所以需要把多數(shù)據(jù)合成一個操作數(shù)進行計算，存入64位的mmx寄存器中，打包的過程就是把 8個字節(jié)/4個字/2個雙字 合成一個64位數(shù)據(jù)。

從加減法說起，對于普通數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)溢出可以置標記位，但是對于多數(shù)據(jù)的運算，由于同時計算多個加法，就不能單純的設(shè)置標志，對mmx計算有幾種情況：

環(huán)繞運算 截斷其值，丟棄進位 帶符號飽和 最大/最小 帶符號值 無符號飽和 最大/最小 無符號值

其中飽和運算的預設(shè)值根據(jù)結(jié)果的位數(shù)決定，有符號8位最大為127，如果超過127，結(jié)果按127計算，其他情況與此類似，這里方便與一些圖形處理，比如色彩黑色為0，為無符號最小值，小于其值也按黑色處理。

好 了，到此可以看一下具體的指令，這里的指令有相同的格式，instruction source, destination;其中source可以是mmx寄存器或者64位內(nèi)存，destination為mmx寄存器。這是AT&T語法，對于 MASM語法源目的操作數(shù)相反。

指令說明

paddb	環(huán)繞打包字節(jié)整數(shù)加法
paddw	環(huán)繞打包字整數(shù)加法
paddd	環(huán)繞打包雙字整數(shù)加法
paddsb	帶符號飽和打包字節(jié)整數(shù)加法
paddsw	帶符號飽和打包字整數(shù)加法
paddusb	無符號飽和打包字節(jié)整數(shù)加法
paddusw	無符號飽和打包字整數(shù)加法
psubb	環(huán)繞打包字節(jié)整數(shù)減法
psubw	環(huán)繞打包字整數(shù)減法
psubd	環(huán)繞打包雙字整數(shù)減法
psubsb	帶符號飽和打包字節(jié)整數(shù)減法
psubsw	帶符號飽和打包字整數(shù)減法
psubusb	無符號飽和打包字節(jié)整數(shù)減法
psubusw	無符號飽和打包字整數(shù)減法

下面以AT&T加法為例進行說明，這里以飽和方式計算4個無符號字之和：

# add four word # output : result is 18932, 7631, 65535, 510 .section .datavalue1: .short 12300, 2384, 60000, 456value2: .short 6632, 5247, 40000, 54outstring: .asciz "result is %u, %u, %u, %u\n" .section .text .globl _main _main:movq value1, %mm0movq value2, %mm1paddusw %mm1, %mm0movq %mm0, value1movl $value1, %ebxxorl %eax, %eaxmovw 6(%ebx), %axpushl %eaxmovw 4(%ebx), %axpushl %eaxmovw 2(%ebx), %axpushl %eaxmovw (%ebx), %axpushl %eaxpushl $outstringcall _printfpushl $0call _exit

movq 指令把內(nèi)存中的數(shù)據(jù)傳送至mmx寄存器，如果數(shù)據(jù)之前在內(nèi)存中不是連續(xù)的，則需要集中存放，即進行打包，之后使用paddusw進行加法計算，輸出時 word需轉(zhuǎn)化成dword放入堆棧，可以看到以飽和方式第三個結(jié)果為65535，即16位無符號數(shù)的最大值。從這里例子可以看出，通過一條指令計算了四 個word整數(shù)相加，很大程度上提高了計算的效率，但是同時需要注意，整數(shù)的打包以及傳送過程也需要耗時，如果打包操作很多，結(jié)果不是提高效率而是降低效 率了。

mmx指令集的加法根據(jù)需要有飽和方式和環(huán)繞方式計算，但對于乘法而言，由于結(jié)果的寬度可能是操作數(shù)的兩倍，所以兩種方式看上去都不合適，所以intel提供了兩個指令，一個得到計算結(jié)果的低字節(jié)，另一個得到計算結(jié)果的高字節(jié)。

指令描述

pmulluw	對無符號16位整數(shù)相乘取結(jié)果低16位
pmulhuw	對無符號16位整數(shù)相乘取結(jié)果高16位
pmullw	對有符號16位整數(shù)相乘取結(jié)果低16位
pmulhw	對有符號16位整數(shù)相乘取結(jié)果高16位
pmaddwd	對4個帶符號整數(shù)相乘，高位兩個結(jié)果相加存入高32位，低位相同

mmx指令集還提供對四字值進行布爾邏輯操作和移位指令：

指令描述

pand	對源和目標操作數(shù)按位與操作
pandn	對目標操作數(shù)進行按位邏輯非操作，然后對源和目標操作數(shù)按位與操作
por	對源和目標操作數(shù)按位或操作
pxor	對源和目標操作數(shù)按位異或操作
psll	對目標操作數(shù)執(zhí)行邏輯左移操作，使用0填充空位
psra	對目標操作數(shù)執(zhí)行邏輯右移操作，使用0填充空位

其AT&T指令格式如下：

pand source, destination

其中source是mmx寄存器或者64位內(nèi)存，destination必須是mmx寄存器。移位指令可以使用字，雙字或者四字操作數(shù)，還有移位的位置數(shù)量。MASM格式的源目的操作數(shù)相反。

mmx構(gòu)架提供了用于比較兩個值的指令：

指令描述

pcmpeqb	比較打包字節(jié)整數(shù)值的相等性
pcmpeqw	比較打包字整數(shù)值的相等性
pcmpeqd	比較打包雙字整數(shù)值的相等性
pcmpgtb	判斷打包字節(jié)整數(shù)值是否大于另一個
pcmpgtw	判斷打包字整數(shù)值是否大于另一個
pcmpgtd	判斷打包雙字整數(shù)值是否大于另一個

因為mmx同時比較多個數(shù)據(jù)，所以不能設(shè)置標志，替換的做法是把判斷結(jié)果放到目標打包整數(shù)值中，如果打包整數(shù)值滿足對比提交，就把結(jié)果設(shè)置為全1，否則設(shè)置為全0。

由于mmx指令集并非所有cpu都可以支持，所以對c語言這種編譯通用性的程序而言，是不會貿(mào)然使用mmx指令集的，這也對我們手工匯編優(yōu)化程序提供了很大的空間，但是需要注意打包整數(shù)的效率損耗。

另外，intel除了mmx指令集，另有SIMD指令如sse指令集，將會再下篇詳細說明。

轉(zhuǎn)載：http://fancymore.com/reading/assembler-mmx-instruct.html

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/DeeLMind/p/7367775.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的MMX指令集的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。