用 MMX 与 SIMD 寄存器哪个速度快？

gxqcn · 发表于 2008-4-15 10:58:55

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在x86上128位二进制乘法最快速算法征解中，
大家发现一个现象：同样用 SSE2 指令，但用 MM0~7 寄存器反比 XMM0~7 要快！

我查阅了一些资料，有说整数的乘法是基于FPU的，而MMX的 MM0~7 寄存器与FPU的 ST(0~7) 寄存器物理上是共用的，
而 SSE2 的整数乘法指令在 P4、P4E 及 AMD64 上也是用FPU单元实现的（Core2 的未知），
所以在做乘法运算时，用 MM0~7 寄存器有先天优势，而用 XMM0~7 寄存器要多一个数据搬运（我的理解）。

问题：
1、不知我上述推理是否合理？
2、除乘法外，其它指令用哪套寄存器最快？
3、未来的CPU的整型乘法是否会有区别于浮点的专用电路？
4、未来的SIMD的整型乘法是否可无需借助浮点计算单元？
欢迎讨论。。。

无心人 · 发表于 2008-4-15 11:20:17

都存在数据搬运吧
现代CPU运算单元和寄存器单元是分离的吧
否则无法做到扩展

我想关键是XMM是128位的
某些操作要比MM寄存器多做一倍的工作
比如paddq mm只加一次 xmm要多加高64一次
乘法类似
所以延迟就多了

无心人 · 发表于 2008-4-15 11:22:05

而且据我的知识
整乘法和浮点乘法是不同的
可能电路公用一些部分
但后部处理不同
整乘法存在并行的逻辑算法

shines · 发表于 2008-4-15 15:30:48

我看到的说法是，SSE指令的延迟高一些，所以在小规模的指令群中，
还是MMX的要快一些，但是MMX要用EMMS清除，SSE可以不用

尤其是在乘除法只能在一个端口（乱序执行）中运算，延迟高必然总体速度快不了

无心人 · 发表于 2008-4-15 15:31:54

emms占的比例如果问题规模大
是很小的吧

shines · 发表于 2008-4-15 16:07:44

或者这么理解，在前后寄存器相关性比较紧密的时候，
操作XMM0~7的SSE指令延迟较高，导致流水线等待的时间多长，
而MMX延迟低，虽指令数多，但等待的时间短，更利于乱序执行

gxqcn · 发表于 2008-4-15 16:42:37

也许在未来CPU上SIMD系列指令进一步提速，
使每个指令执行的周期更小，延时更少，吞吐量更大，
倒有可能扭转当前的局面，不知对否？

无心人 · 发表于 2008-4-15 16:49:19

SSE除非发展出128位计算引擎
否则在大整数计算上XMM无法和MM寄存器抗衡的

liangbch · 发表于 2008-4-15 21:19:23

到目前为止，对于大整数乘法的种种尝试表明，不管是PIV还是PM，使用 MMX 64bit 寄存器的指令总是具有优势。我想，主要原因是：使用 MMX 64bit寄存器的指令在打包/解包相对较为简单。如果使用SSE2 128bit 寄存器需要更多的打包/解包指令，引起指令条数的增加。128bit指令的高数据处理能力不足抵消额外的打包解包指令的开销，而且128bit指令具有更多的延时。
也许，将后的SSE2指令更加快速，敏捷。那时，我们可以尝试使用SSE2指令优化我们的程序。

无心人 · 发表于 2008-4-15 21:41:09

如果64位流行了
在64位情况下
肯定有另外的结果

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另外，早在2004（或者2005年，我不记得了）年我就在第一次发乘法汇编代码的时候说过
似乎MM寄存器比XMM快，可是你们还在96X96那帖子里用XMM寄存器

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