SSE体系结构与编程.ppt

SSE编程,华南理工大学陈虎博士tommychen74,什么是SIMD,SIMD(SingleInstructionMultipleData):单指令流多数据流)用一个控制器对一组数据（又称“数据向量”）中的每一个分别执行相同的操作来实现空间上的并行性典型实例：Intel的MMX或SSEAMD的3DNow!,Intel的SSE技术,SSE指令集出现在PentiumIII处理器中包括了70条指令，其中50条SIMD浮点运算指令、12条MMX整数运算增强指令、8条内存连续数据块传输指令。SSE2指令集：使用了144个新增指令从64位扩展到了128位提供双精度操作支持,Intel的SSE技术,SSE3指令集增加13条指令超线程性能增强指令可以提升处理器的超线程处理能力SSE4指令集共包括16条指令AVX(AdvancedVectorExtensions)，预计2010年发布数据宽度从128位扩展为256位操作数从两个增加到三个,SSE2的寄存器结构,IA32BasicArchitecture：图10-1,SSE1、2的数据类型,数据总宽度为128位，可以表示成：四个单精度浮点数两个双精度浮点数16个字节整数8个16位整数4个32位整数2个64位整数,SSE指令,SSE指令按功能可以分成四组：封装和标量单精度浮点指令64位的SIMD整数指令状态管理指令缓存控制，预取和内存命令指令,浮点指令,数据移动指令（标量、成组）寄存器到存储器存储器到寄存器寄存器之间算术运算指令（标量、成组）加、减、乘、除、平方根、最大、最小比较指令（标量、成组）混洗指令转换指令逻辑操作指令,整数指令,算术指令最大、最小、平均值数据移动指令混洗指令MXCSR管理指令Cache和存储器控制指令,使用SSE指令的四种方法,编译器的自动矢量化使用C+类库使用编译器的内嵌原语(Intrinsics)嵌入汇编语言,四种方式的比较,VC8.0的内嵌原语(intrinsics),什么内嵌原语：一条或一组汇编指令内嵌原语格式_mm_：指令类别(add、sub)：指令操作数的类型,内嵌原语的数据类型,p:紧密，指令对寄存器中的每个元素进行运算ep:扩充紧密s:标量，只将寄存器中的第一个元素参与运算,其他说明数据类型的关键字有：s单精度浮点数d双精度浮点数i128带符号128位整型i64带符号64位整型u64无符号64位整型i32带符号32位整型u32无符号32位整型i8带符号8位整型u8无符号8位整型,内嵌原语的类别,矩阵变换读写控制寄存器混洗Cache控制数据整型操作存储操作,置位运算读取运算转换运算比较操作逻辑运算算术运算,矩阵变换例：_MM_TRANSPOSE4_PS(row0,row1,row2,row3)作用：转置一个44的单精度或双精度元素矩阵,混洗操作例:_MM_SHUFFLE(z,y,x,w)(z6)|(y4)|(xdm02);/x(i)=x(i)*m00+y(i)*m01+z(i)*m02+m03/x(i+1)=x(i+1)*m00+y(i+1)*m01+z(i+1)*m02+m03mx0=_mm_add_pd(mx0,_mm_add_pd(mx1,_mm_add_pd(mx2,WM-dm03);/写入结果x(i),x(i+1)_mm_store_pd(vertex.x+i,mx0);,/计算y(i)和y(i+1)mx0=_mm_mul_pd(tx,WM-dm10);/tx,ty,tz已经事先读入mx1=_mm_mul_pd(ty,WM-dm11);mx2=_mm_mul_pd(tz,WM-dm12);mx0=_mm_add_pd(mx0,_mm_add_pd(mx1,_mm_add_pd(mx2,WM-dm13);_mm_store_pd(vertex.y+i,mx0);/计算z(i)和z(i+1)mx0=_mm_mul_pd(tx,WM-dm20);mx1=_mm_mul_pd(ty,WM-dm21);mx2=_mm_mul_pd(tz,WM-dm22);mx0=_mm_add_pd(mx0,_mm_add_pd(mx1,_mm_add_pd(mx2,WM-dm23);_mm_store_pd(vertex.z+i,mx0);/计算z(i)和z(i+1)mx0=_mm_mul_pd(tx,WM-dm30);mx1=_mm_mul_pd(ty,WM-dm31);mx2=_mm_mul_pd(tz,WM-dm32);mx0=_mm_add_pd(mx0,_mm_add_pd(mx1,_mm_add_pd(mx2,WM-dm33);_mm_store_pd(vertex.w+i,mx0);,SSE程序实例,技巧：一次完成两个矩阵变换SoA的数据结构有利于