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1、关于 cpu 指令集x86, x86-64, MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3 3DNow! 所谓指令集，就是CPU 中用来计算和控制计算机系统的一套指令的集合，而每一种新型的CPU 在设计时就规定了一系列与其他硬件电路相配合的指令系统。而指令集的先进与否，也关系到CPU 的性能发挥，它也是CPU 性能体现的一个重要标志。SSE 指令集由于 MMX 指令并没有带来3D 游戏性能的显著提升，1999 年 Intel 公司在 Pentium III CPU 产品中推出了数据流单指令序列扩展指令(SSE)。SSE 兼容MMX指令，它可以通过SIMD( 单指令多数据技术)和单时钟
2、周期并行处理多个浮点来有效地提高浮点运算速度。SSE2 指令集在 Pentium 4 CPU 中， Intel 公司开发了新指令集SSE2。这一次新开发的SSE2 指令一共 144 条，包括浮点SIMD 指令、整形SIMD 指令、 SIMD 浮点和整形数据之间转换、数据在 MMX 寄存器中转换等几大部分。SSE3 指令集相对于SSE2，SSE3 又新增加了13 条新指令，此前它们被统称为pni(prescott new instructions) 。13 条指令中，一条用于视频解码，两条用于线程同步，其余用于复杂的数学运算、浮点到整数转换和SIMD 浮点运算。SSE4 指令集SSE4 又增加了
3、50 条新的增加性能的指令，这些指令有助于编译、媒体、字符/文本处理和程序指向加速。3D Now! 扩展指令集3D Now! 指令集是AMD 公司 1998 年开发的多媒体扩展指令集，共有21 条指令。针对MMX 指令集没有加强浮点处理能力的弱点，重点提高了AMD 公司 K6 系列 CPU 对 3D 图形的处理能力。X86 指令集要知道什么是指令集还要从当今的X86 架构的 CPU 说起。X86 指令集是 Intel 为其第一块 16位 CPU(i8086) 专门开发的， IBM1981 年推出的世界第一台PC 机中的 CPUi8088(i8086简化版 )使用的也是X86 指令，同时电脑中为
4、提高浮点数据处理能力而增加的X87 芯片系列数学协处理器则另外使用X87 指令， 以后就将X86 指令集和X87 指令集统称为X86 指令集。EM64T 指令集Intel 公司的 EM64T(Extended Memory 64 Technology)即 64 位内存扩展技术。该技术为服务器和工作站平台应用提供扩充的内存寻址能力，拥有更多的内存地址空间，可带来更大的应用灵活性，特别有利于提升音频视频编辑、CAD 设计等复杂工程软件及游戏软件的应用。RISC 指令集RISC 指令集是以后高性能CPU 的发展方向。它与传统的CISC(复杂指令集 )相对。相比而言， RISC 的指令格式统一，种类比
5、较少，寻址方式也比复杂指令集少。目前使用RISC指令集的体系结构主要有ARM、 MIPS 。3DNow!+ 指令集在原有的指令集基础上，增加到52 条指令，其中包含了部分SSE 指令，该指令集主要用于新型的AMD CPU 上。MMX 指令集MMX （Multi Media eXtension ，多媒体扩展指令集）指令集是Intel 公司于 1996 年推出名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 的一项多媒体指令增强技术。
6、MMX指令集中包括有57 条多媒体指令，通过这些指令可以一次处理多个数据，在处理结果超过实际处理能力的时候也能进行正常处理，这样在软件的配合下，就可以得到更高的性能。MMX 的益处在于，当时存在的操作系统不必为此而做出任何修改便可以轻松地执行MMX程序。但是，问题也比较明显，那就是MMX指令集与x87 浮点运算指令不能够同时执行，必须做密集式的交错切换才可以正常执行，这种情况就势必造成整个系统运行质量的下降。SE 指令集SSE（Streaming SIMD Extensions ，单指令多数据流扩展）指令集是Intel 在 Pentium III处理器中率先推出的。其实，早在PIII 正式推出
7、之前，Intel 公司就曾经通过各种渠道公布过所谓的KNI（Katmai New Instruction ）指令集，这个指令集也就是SSE 指令集的前身，并一度被很多传媒称之为MMX 指令集的下一个版本， 即 MMX2 指令集。究其背景，原来 KNI指令集是Intel 公司最早为其下一代芯片命名的指令集名称，而所谓的MMX2 则完全是硬件评论家们和媒体凭感觉和印象对KNI 的 评价， Intel 公司从未正式发布过关于MMX2 的消息。而最终推出的SSE指令集也就是所谓胜出的互联网 SSE指令集。 SSE 指令集包括了70 条指令，其中包含提高3D 图形运算效率的50 条 SIMD （单指令多
8、数据技术）浮点运算指令、12 条 MMX 整数运算增强指令、8 条优化内存中连续数据块传输指令。理论上这些指令对目前流行的图像处理、浮点运算、3D 运算、视频处理、音频处理等诸多多媒体应用起到全面强化的作用。SSE 指令与 3DNow! 指令彼此互不兼容，但SSE包含了 3DNow! 技术的绝大部分功能， 只是实现的方法不同。SSE兼容 MMX 指令， 它可以通过SIMD 和单时钟周期并行处理多个浮点数据来有效地提高浮点运算速度。SSE2 指令集SSE2(Streaming SIMD Extensions 2 ，Intel 官方称为SIMD 流技术扩展2 或数据流单指令多数据扩展指令集2)指令
9、集是 Intel 公司在 SSE指令集的基础上发展起来的。相比于 SSE，SSE2 使用了 144 个新增指令，扩展了MMX技术和 SSE 技术，这些指令提高了广大应用程序的运行性能。随MMX 技术引进的SIMD 整数指令从64 位扩展到了128 位，使 SIMD 整数类型操作的有效执行率成倍提高。双倍精度浮点SIMD 指令允许以SIMD 格式同时执行两个浮点操作，提供双倍精度操作支持有助于加速内容创建、财务、工程和科学应用。除SSE2 指令之外，最初的SSE 指令也得到增强，通过支持多种数据类型(例如，双字和四字)的算术运算，支持灵活并且动态范围更广的计算功能。SSE2 指令可让软件开发员极
10、其灵活的实施算法，并在运行诸如MPEG-2 、 MP3、3D 图形等之类的软件时增强性能。Intel 是从Willamette核心的Pentium 4 开始支持SSE2 指令集的，而AMD则是从K8 架构的SledgeHammer 核心的 Opteron 开始才支持SSE2指令集的。SSE3 指令集SSE3(Streaming SIMD Extensions 3 ，Intel 官方称为SIMD 流技术扩展3 或数据流单指令多数据扩展指令集3)指令集是Intel 公司在SSE2 指令集的基础上发展起来的。相比于SSE2，SSE3 在 SSE2 的基础上又增加了13 个额外的SIMD 指令。 SS
11、E3 中 13 个新指令的主要目的是改进线程同步和特定应用程序领域，例如媒体和游戏。这些新增指令强化了处理器在浮点转换至整数、复杂算法、视频编码、SIMD 浮点寄存器操作以及线程同步等五个方面的表现，最终达到提升多媒体和游戏性能的目的。Intel 是从 Prescott 核心的 Pentium 4 开始支持 SSE3 指令集的，而 AMD 则是从 2005 年下半年 Troy 核心的 Opteron 开始才支持SSE3的。但是需要注意的是，AMD 所支持的SSE3 与 Intel 的 SSE3 并不完全相同，主要是删除了针对 Intel 超线程技术优化的部分指令。3D Now!(3D no w
12、aiting)指令集名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - 3DNow ！是 AMD 公司开发的SIMD 指令集， 可以增强浮点和多媒体运算的速度，并被AMD 广泛应用于其K6-2 、K6-3 以及 Athlon （ K7）处理器上。 3DNow! 指令集技术其实就是 21 条机器码的扩展指令集。与 Intel 公司的 MMX 技术侧重于整数运算有所不同，3DNow! 指令集主要针对三维建模、坐标变换和效果渲染等三维应用
13、场合，在软件的配合下，可以大幅度提高3D 处理性能。后来在 Athlon 上开发了Enhanced 3DNow! 。这些 AMD 标准的 SIMD 指令和 Intel 的 SSE 具有相同效能。因为受到Intel 在商业上以及Pentium III 成功的影响，软件在支持SSE 上比起3DNow! 更为普遍。 Enhanced 3DNow!AMD公司继续增加至52 个指令， 包含了一些SSE码，因而在针对SSE 做最佳化的软件中能获得更好的效能。引用网址：http:/ http:/ 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -