Hitachi RAC S10cat to zestaw instrukcji, który może pomóc w zrozumieniu i dostosowaniu urządzenia do Twoich potrzeb. Zestaw zawiera szczegółowe instrukcje dotyczące montażu, użytkowania i konserwacji urządzenia. Instrukcje zawierają szczegółowe obrazy i wyraźne wskazówki, aby pomóc Ci w instalowaniu i użytkowaniu urządzenia. Co więcej, instrukcje są wydawane w wielu językach, dzięki czemu możesz łatwo zrozumieć, jak działa Twoje urządzenie. To zestaw instrukcji zapewnia Ci szeroki zakres informacji, których możesz użyć do w pełni wykorzystania swojego urządzenia Hitachi RAC S10cat.
Ostatnia aktualizacja: Zestaw instrukcji Hitachi Rac S10cat
| Definicja intuicyjna |
| SSE to dodatkowe rozkazy rozpoznawane przez mikroprocesory firmy Intel oraz kompatybilnych, które pozwalają znacznie szybciej wykonywać obliczenia matematyczne, szczególnie te wykorzystywane w dziedzinie multimediów, co przekłada się na zwiększenie efektywności działania m. in. gier komputerowych, programów graficznych, muzycznych, kodowania filmów i muzyki. |
Nowe rejestry SSE
SSE (ang. Streaming SIMD Extensions) jest nazwą zestawu instrukcji wprowadzonego w 1999 roku po raz pierwszy w procesorach Pentium III firmy Intel. SSE daje przede wszystkim możliwość wykonywania działań zmiennoprzecinkowych na 4-elementowych wektorach liczb pojedynczej precyzji (48 rozkazów). Ponadto wprowadzono jedenaście nowych rozkazów stałoprzecinkowych w zestawie MMX, a także dano możliwość wskazywania, które dane powinny znaleźć się w pamięci podręcznej.
SSE to również zmiany w architekturze procesora: dodano 8 rejestrów XMM o rozmiarze 128 bitów oraz 32-bitowy rejestr kontrolny MXCSR; w 64-bitowych wersjach procesorów (AMD64, EM64T) dostępne jest jeszcze 8 dodatkowych rejestrów XMM. Rejestry 128-bitowe, na zawartości których wykonywana jest większość rozkazów SSE (nazywane w asemblerze xmm0, xmm1,..., xmm15), stanowią zupełnie odrębne komórki pamięci – w odróżnieniu od rejestrów MMX nie zostały zamapowane na inne rejestry.
Typy danych[edytuj | edytuj kod]
SSE wprowadza nowy typ danych: 4-elementowy wektor liczb zmiennoprzecinkowych pojedynczej precyzji (ang. 128-bit packed single-precision floating-point); liczba zmiennoprzecinkowa ma rozmiar 32 bitów. Poza tym wykorzystuje typy wektorowe zdefiniowane w MMX.
Rozkazy SSE mogą wykonywać działania arytmetyczne na wektorach liczb zmiennoprzecinkowych na dwa sposoby:
- packed (równoległe) – wykonując równocześnie 4 niezależne działania zmiennoprzecinkowe na odpowiadających sobie elementach wektorów;
- scalar (skalarne) – wykonując działanie tylko na pierwszych elementach wektorów.
Przykład – mnożenie dwóch wektorów (rozkazem MULPS xmm0, xmm1):
+-------+-------+-------+-------+| x3 | x2 | x1 | x0 | xmm0+-------+-------+-------+-------+* * * *| y3 | y2 | y1 | y0 | xmm1= = = =| x3*y3 | x2*y2 | x1*y1 | x0*y0 | xmm0
Przykład – mnożenie pierwszych elementów wektorów (rozkazem MULSS xmm0, xmm1):*| x3 | x2 | x1 | x0*y0 | xmm0
Mnemoniki rozkazów[edytuj | edytuj kod]
Mnemoniki instrukcji SSE działających na wektorach liczb całkowitych zostały wybrane zgodnie z konwencję wprowadzoną w MMX – nazwy zaczynają się najczęściej od litery P.
Dla nazw instrukcji działających na liczbach zmiennoprzecinkowych nie wprowadzono żadnego prefiksu; jednak podobnie jak w MMX sufiks nazwy określa typ:
- PS (packed single) – działanie na wektorach,
- SS (scalar single) – działanie na skalarach.
Ponadto jeśli rozkazy działają na połówkach rejestrów XMM (tj. albo odnoszą się do bitów 0.. 63, albo 64.. 127), w mnemonikach rozkazu występuje litera – odpowiednio – L albo H, od angielskich słów low („niski”) i high („wysoki”).
Działania zmiennoprzecinkowe[edytuj | edytuj kod]
SSE jest zgodne ze standardem IEEE-754. Możliwe jest jednak włączenie pewnych niestandardowych cech, które w niektórych przypadkach przyspieszają obliczenia.
Działania arytmetyczne[edytuj | edytuj kod]
- dodawanie (ADDPS, ADDSS)
- odejmowanie (SUBPS, SUBSS)
- mnożenie (MULPS, MULSS)
- dzielenie (DIVPS, DIVSS)
- przybliżenie odwrotności (1/x) (RCPPS, RCPSS)
- pierwiastek kwadratowy (SQRTPS, SQRTSS)
- przybliżenie odwrotności pierwiastka kwadratowego (RSQRTPS, RSQRTSS)
- wyznaczenie minimalnej wartości (MINPS, MINSS)
- wyznaczenie maksymalnej wartości (MAXPS, MAXSS)
Działania logiczne[edytuj | edytuj kod]
Działania logiczne są wykonywane na poziomie bitów, nie na liczbach zmiennoprzecinkowych:
- suma (ORPS);
- iloczyn (ANDPS);
- iloczyn z negacją (ANDNPS) – jeden z operandów jest negowany przed obliczeniem iloczynu;
- różnica symetryczna (XORPS).
Porównania[edytuj | edytuj kod]
Porównania w SSE są dwojakiego rodzaju:
- Modyfikujące rejestr SSE w sposób analogiczny jak w MMX
- Modyfikujące rejestr flag
Ad. 1. Modyfikujące rejestr SSE w sposób analogiczny jak w MMX: dla tych elementów, dla których wynik porównania jest prawdziwy wszystkie bity w rejestrze docelowym są ustawiane, gdy nieprawdziwy – zerowane. Ten sposób porównania może być zastosowany zarówno dla wektorów (rozkaz CMPPS), jak i skalarów (rozkaz CMPSS).
Przykład testowania, czy liczby są różne (rozkaz CMPNEQPS xmm0, xmm1[1]):
+---------+---------+---------+---------+| 1. 0 | -5. 3 | 16. 5 | 17. 2 | xmm0+---------+---------+---------+---------+≠ ≠ ≠ ≠| 7. 3 | xmm1|111.. 1111|000.. 0000|000.. 0000|111.. 1111| xmm0Można testować 8 różnych relacji:
- równy,
- mniejszy,
- mniejszy lub równy,
- różny,
- większy,
- większy lub równy,
- ang. unordered[2].
- ang. orderded (odwrotność unordered).
Ad. 2. Modyfikujące rejestr flag, dzięki czemu można sterować przepływem sterowania za pomocą rozkazów skoku warunkowego; rozpoznawane są 4 różne relacje liczb: mniejszy, większy, równy oraz unordered. Ten sposób porównania może być stosowany tylko do skalarów, przy czym dostępne są dwa rozkazy: COMISS – sygnalizujący błąd gdy wystąpi nieprawidłowa liczba zmiennoprzecinkowa QNaN lub SNaN oraz UCOMISS – sygnalizująca błąd tylko w przypadku SNaN.
Konwersje pomiędzy liczbami całkowitymi i zmiennoprzecinkowymi[edytuj | edytuj kod]
| # | typ źródłowy | typ docelowy | instrukcja | 1 | liczba całkowita | liczba zmiennoprzecinkowa | CVTSI2SS | 2 | para liczb całkowitych | para liczb zmiennoprzecinkowych | CVTPI2PS | 3 | liczba zmiennoprzecinkowa | liczba całkowita | CVTSS2SI | 4 | CVTTPS2PI | 5 | para liczb zmiennoprzecinkowych | para liczb całkowitych | CVTPS2PI | 6 Uwagi:
Rozmieszczenie elementów w wektorze[edytuj | edytuj kod]Rozkazy SHUFPS, UNPCKLPS, UNPCKHPS umożliwiają różnorakie rozmieszczenie („wymieszanie”) elementów, np. odwrócenie kolejności elementów w wektorze. UNPCKLPS, UNPCKHPS[edytuj | edytuj kod]Rozkazy ustawia na przemian 2 elementy z obu wektorów. UNPCKLPS bierze dwa młodsze elementy (tj. o indeksach 0 i 1), natomiast UNPCKHPS dwa starsze (indeksy 2 i 3). Rozkaz UNPCKLPS xmm1, xmm2 wykonuje: temp[0]:= xmm1[0]temp[1]:= xmm2[0]temp[2]:= xmm1[1]temp[3]:= xmm2[1]xmm1:= temp
MOVSS[edytuj | edytuj kod]Przesłanie jednej liczby zmiennoprzecinkowej pomiędzy rejestrem XMM a pamięcią lub innym rejestrem XMM. Rozkaz działa na elemencie 0 rejestrów XMM: przy przesłaniach z rejestru do rejestru tylko on jest zmieniany, przy przesłaniu z pamięci do rejestru zerowane są pozostałe elementy. MOVLPS, MOVHPS[edytuj | edytuj kod]Przesłanie 2 liczb zmiennoprzecinkowych pomiędzy rejestrem XMM i pamięcią. Rozkaz MOVLPS działa na elementach 0 i 1 rejestru XMM, natomiast MOVHPS na elementach 2 i 3. MOVLHPS, MOVHLPS[edytuj | edytuj kod]Przesłanie między rejestrami 64-bitów (2 liczb zmiennoprzecinkowych)
MOVMSKPS[edytuj | edytuj kod]Utworzenie 4-bitowej maski z najstarszych bitów każdej z liczb (tj. z bitów znaku) i zapisanie jej do rejestru ogólnego przeznaczenia x86 (EAX, EBX itd. ). Pamięć podręczna[edytuj | edytuj kod]W SSE dostępne są trzy grupy rozkazów odnoszące się do pamięci podręcznej. Pobranie danych „bliżej” procesora[edytuj | edytuj kod]Rozkazy PREFETCH (PREFETCHT0, PREFETCHT1, PREFETCHT2, PREFETCHNTA) są rodzajami podpowiedzi (ang. hint) dla procesora, wskazującymi, że obszar pamięci powinien znaleźć się wyżej w hierarchii pamięci podręcznej: poziom 1 znajduje się najbliżej procesora, poziom 2 dalej itd. Im „bliżej” procesora znajdują się dane, tym mniejszy jest czas oczekiwania na nie; np. jeśli dane są już w pamięci podręcznej pierwszego poziomu, prawie w ogóle nie trzeba czekać, w przeciwnym razie czas oczekiwania może wynieść kilkanaście, a nawet kilkadziesiąt lub kilkaset cykli maszynowych[3]. Programista czy kompilator wie lepiej kiedy i które dane wykorzystuje – za pomocą rozkazów PREFETCH może odpowiednio wcześniej powiadomić procesor o zapotrzebowaniu i uniknąć tym samym oczekiwania, kiedy dane będą już potrzebne. Należy zauważyć, że procesor może owych „podpowiedzi” w ogóle nie uwzględnić. Trwały zapis (ang. non-temporal)[edytuj | edytuj kod]Pamięć podręczna służy m. do szybkiego sięgania po ostatnio zapisane informacje. Jednak zauważono, że pewnych przypadkach dane zapisywane z rejestrów do pamięci nie są więcej używane i dlatego nie ma potrzeby, aby zapisywać je w pamięci podręcznej (oraz marnować przy okazji jej ograniczone zasoby). W SSE wprowadzono trzy rozkazy pozwalające przesłać dane do pamięci z pominięciem pamięci podręcznej:
W przypadku innych przesłań do pamięci, procesor może zakładać, że wszystkie zapisy do pamięci są tymczasowe (ang. temporal) i w ogóle nie uaktualniać zawartości pamięci głównej. Za pomocą rozkazu SFENCE wymusza się synchronizację – patrz bariera pamięci. 64-bitowe rozkazy całkowitoliczbowe[edytuj | edytuj kod]Operandami dodatkowych rozkazów całkowitoliczbowych są tylko rejestry MMX; w SSE2 pojawiła się już możliwość wykorzystania również rejestrów SSE. Rozkazy:
Rozszerzenia SSE[edytuj | edytuj kod]Kolejne rozszerzenia do zestawu instrukcji SSE:
|
|---|
