查询旧版3DNow！指令系统

Question

仅出于娱乐目的，我正在回顾AMD引入的3DNow! set中的旧（不推荐使用）指令，并且试图了解它们的用法。所有指令似乎都按照这种模式编码：

instruction destination_MMn_register_operand, source_MMn_register_or_memory_operand

其中destinationRegister = destinationRegister-操作-source

例如，pfadd mm0, mmword ptr [rcx]（0F 0F 01 9E）：

将rcx指向的内存中的2个压缩浮点数加到mm0中存储的2个压缩浮点数中，并将结果保留在mm0中。

因此，似乎这些3DNow指令始终具有mm寄存器作为目的地。

但是您应该如何从那些mm寄存器中获取结果？

换句话说，没有mov mmword ptr [rcx], mm0或mov rax, mm0指令。

Answer 1

实际上有movd和movq。这些说明不是3DNow！的一部分，它们已经存在于3DNow！的MMX中。是的扩展。这也是3DNow的原因！包括一组看起来很不完整的整数运算。

Answer 2

正如@harold所说，存储到内存已被MMX movd或pshufw + movd所覆盖，仅提取高float。

您不能做的一件事就是打开3dNow！浮动到x87 80位浮动中，而无需存储/重新加载。

可能有用的是一个EMMS版本，该版本将float中的32位long double扩展为80位x87 st0，并将FPU设置为x87模式而不是MMX模式 ¹ 。甚至对多个mm寄存器到多个x87寄存器都可以这样做？

即在简化SIMD之后，movd dword [esp], mm0 / emms / fld dword [esp]可以设置进一步的标量FP。

请记住，它们是IEEE754 float；您通常不希望它们在整数寄存器中，除非您要分离它们的位字段（例如，用于exp或log实现），但是您可以使用MMX移位/掩码指令来实现。

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但是movd和fld很便宜，因此他们不必费心做一个专门的指令来节省重载延迟。同样，将其作为单个指令实施可能会很慢。即使x86不是RISC ISA，拥有一个真正复杂的指令通常也比多个简单的指令慢（特别是在解码为多个微指令之前完全是一件事情）。英特尔和AMD的sysenter和syscall指令（用于替换int 0x80来进行系统调用）在存储更多状态之前/之后需要附加的指令，但总体上还是更快。

3dNow！的femms leaves the MMX/3dNow! register contents undefined，仅将标记字设置为未使用，而不保留从MMX寄存器到x87寄存器内容的映射。有关AMD的官方手册，请参见http://refspecs.linuxbase.org/AMD-3Dnow.pdf。 IDK如果AMD的微体系结构只是放弃了寄存器重命名信息或其他内容，但可能以快速的方式存储/ femms / x87-load可以节省很多晶体管。

甚至FEMMS仍然有些慢，因此他们不想鼓励编码人员离开/重新进入MMX / 3dNow！模式。

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有趣的事实：3dNow！仍然使用PREFETCHW（具有写意图的预取），并且具有自己的CPUID功能位。

在What is the effect of second argument in _builtin_prefetch()?上查看我的答案

Intel CPU很快增加了对将其解码为NOP的支持（因此，诸如64位Windows之类的软件无需检查即可使用它），但是Broadwell和更高版本实际上是通过RFO预取的，以使高速缓存行处于MESI Exclusive状态，而不是已共享，因此无需额外的核心外流量就可以切换到“已修改”。

CPUID功能位指示它确实会预取。

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脚注1 ：

请记住，MMX寄存器是x87寄存器的别名，因此不需要新的OS支持就可以在上下文切换器上保存/恢复体系结构状态。直到SSE，我们才有了新的架构状态。所以直到SSE2 + 3dNow！ 3dNow！从float到SSE2 double可能会有意义，而无需切换回x87模式。您可以movq2dq xmm0, mm0 + cvtps2pd xmm0, xmm0。

他们可能在mm寄存器中有一个float-> double，但是fld / fst硬件仅设计用于float或double -> 80位和80位-> float或double。而且用例有限。如果您使用的是3dNow !，请坚持使用float。