這篇來介紹intel cpu的高級特性，SIMD-單指令多數據，從名字來看，就是執行一條指令可以計算多個數據。先從最簡單的mmx指令集來看，在寄存器那篇已經提 到，mmx有 mm0-mm7 共8個64位寄存器，但是寄存器并非獨立寄存器，而是復用了上篇說到的fpu數據堆棧寄存器，也就是說使用mmx指令集會破壞fpu的計算，如果同時使用 著兩種特性，一定要注意這點，避免出現莫名的錯誤。

首先mmx指令集需要cpu的支持，但不是所有cpu都支持，不然也不會稱之為高級特性 了，所以在使用之前需要檢測，檢測指令為cpuid，獲得cpu的特性，cpuid雖然只有一條指令，但是其隱含的內容太多，這里僅僅介紹檢測SIMD指 令集所需要的部分，其他一些信息可參閱Intel 手冊獲得。

當eax為1時，cpuid指令返回cpu簽名信息，放入ecx和edx寄存器中，相應位為1表示支持。檢測SIMD指令集的結果如下：

寄存器位特性

EDX	23	支持MMX
EDX	25	支持SSE
EDX	26	支持SSE2
ECX	0	支持SSE3

具體檢測代碼如下(AT&T 語法)：

.section .datammxstring: .asciz "支持mmx指令集\n"ssestring: .asciz "支持sse指令集\n"sse2string: .asciz "支持sse2指令集\n"sse3string: .asciz "支持sse3指令集\n".section .text .globl _main _main:movl $1, %eaxcpuidmmxop:test $0x800000, %edxjz sseoppushl $mmxstringcall _printfsseop:test $0x2000000, %edxjz sse2oppushl $ssestringcall _printfsse2op:test $0x4000000, %edxjz sse3oppushl $sse2stringcall _printfsse3op:test $0x01, %ecxjz endpushl $sse3stringcall _printf end:pushl $0call _exit

下面正式開始mmx指令集的介紹，使用mmx需要三個步驟：

• 從整數值創建打包整數，載入mmx寄存器
• 使用mmx指令集計算
• 從mmx獲得結果，存入內存

第一個和最后一個步驟比較簡單，僅僅是數據移動而已，這里提到打包，因為這里要單指令多數據，所以需要把多數據合成一個操作數進行計算，存入64位的mmx寄存器中，打包的過程就是把 8個字節/4個字/2個雙字 合成一個64位數據。

從加減法說起，對于普通數據，如果數據溢出可以置標記位，但是對于多數據的運算，由于同時計算多個加法，就不能單純的設置標志，對mmx計算有幾種情況：

環繞運算 截斷其值，丟棄進位 帶符號飽和 最大/最小 帶符號值 無符號飽和 最大/最小 無符號值

其中飽和運算的預設值根據結果的位數決定，有符號8位最大為127，如果超過127，結果按127計算，其他情況與此類似，這里方便與一些圖形處理，比如色彩黑色為0，為無符號最小值，小于其值也按黑色處理。

好 了，到此可以看一下具體的指令，這里的指令有相同的格式，instruction source, destination;其中source可以是mmx寄存器或者64位內存，destination為mmx寄存器。這是AT&T語法，對于 MASM語法源目的操作數相反。

指令說明

paddb	環繞打包字節整數加法
paddw	環繞打包字整數加法
paddd	環繞打包雙字整數加法
paddsb	帶符號飽和打包字節整數加法
paddsw	帶符號飽和打包字整數加法
paddusb	無符號飽和打包字節整數加法
paddusw	無符號飽和打包字整數加法
psubb	環繞打包字節整數減法
psubw	環繞打包字整數減法
psubd	環繞打包雙字整數減法
psubsb	帶符號飽和打包字節整數減法
psubsw	帶符號飽和打包字整數減法
psubusb	無符號飽和打包字節整數減法
psubusw	無符號飽和打包字整數減法

下面以AT&T加法為例進行說明，這里以飽和方式計算4個無符號字之和：

# add four word # output : result is 18932, 7631, 65535, 510 .section .datavalue1: .short 12300, 2384, 60000, 456value2: .short 6632, 5247, 40000, 54outstring: .asciz "result is %u, %u, %u, %u\n" .section .text .globl _main _main:movq value1, %mm0movq value2, %mm1paddusw %mm1, %mm0movq %mm0, value1movl $value1, %ebxxorl %eax, %eaxmovw 6(%ebx), %axpushl %eaxmovw 4(%ebx), %axpushl %eaxmovw 2(%ebx), %axpushl %eaxmovw (%ebx), %axpushl %eaxpushl $outstringcall _printfpushl $0call _exit

movq 指令把內存中的數據傳送至mmx寄存器，如果數據之前在內存中不是連續的，則需要集中存放，即進行打包，之后使用paddusw進行加法計算，輸出時 word需轉化成dword放入堆棧，可以看到以飽和方式第三個結果為65535，即16位無符號數的最大值。從這里例子可以看出，通過一條指令計算了四 個word整數相加，很大程度上提高了計算的效率，但是同時需要注意，整數的打包以及傳送過程也需要耗時，如果打包操作很多，結果不是提高效率而是降低效 率了。

mmx指令集的加法根據需要有飽和方式和環繞方式計算，但對于乘法而言，由于結果的寬度可能是操作數的兩倍，所以兩種方式看上去都不合適，所以intel提供了兩個指令，一個得到計算結果的低字節，另一個得到計算結果的高字節。

指令描述

pmulluw	對無符號16位整數相乘取結果低16位
pmulhuw	對無符號16位整數相乘取結果高16位
pmullw	對有符號16位整數相乘取結果低16位
pmulhw	對有符號16位整數相乘取結果高16位
pmaddwd	對4個帶符號整數相乘，高位兩個結果相加存入高32位，低位相同

mmx指令集還提供對四字值進行布爾邏輯操作和移位指令：

指令描述

pand	對源和目標操作數按位與操作
pandn	對目標操作數進行按位邏輯非操作，然后對源和目標操作數按位與操作
por	對源和目標操作數按位或操作
pxor	對源和目標操作數按位異或操作
psll	對目標操作數執行邏輯左移操作，使用0填充空位
psra	對目標操作數執行邏輯右移操作，使用0填充空位

其AT&T指令格式如下：

pand source, destination

其中source是mmx寄存器或者64位內存，destination必須是mmx寄存器。移位指令可以使用字，雙字或者四字操作數，還有移位的位置數量。MASM格式的源目的操作數相反。

mmx構架提供了用于比較兩個值的指令：

指令描述

pcmpeqb	比較打包字節整數值的相等性
pcmpeqw	比較打包字整數值的相等性
pcmpeqd	比較打包雙字整數值的相等性
pcmpgtb	判斷打包字節整數值是否大于另一個
pcmpgtw	判斷打包字整數值是否大于另一個
pcmpgtd	判斷打包雙字整數值是否大于另一個

因為mmx同時比較多個數據，所以不能設置標志，替換的做法是把判斷結果放到目標打包整數值中，如果打包整數值滿足對比提交，就把結果設置為全1，否則設置為全0。

由于mmx指令集并非所有cpu都可以支持，所以對c語言這種編譯通用性的程序而言，是不會貿然使用mmx指令集的，這也對我們手工匯編優化程序提供了很大的空間，但是需要注意打包整數的效率損耗。

另外，intel除了mmx指令集，另有SIMD指令如sse指令集，將會再下篇詳細說明。

轉載：http://fancymore.com/reading/assembler-mmx-instruct.html

轉載于:https://www.cnblogs.com/DeeLMind/p/7367775.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的MMX指令集的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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