« Fonctionnement d'un ordinateur/Les architectures à parallélisme de données » : différence entre les versions

PD-20060908-SSE3-01.svg|Chronologie des extensions x86 SIMD.

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Commençons par étudier le MMX. Le MMX ajoutait pas mal d'instructions SIMD assez basiques, essentiellement des instructions arithmétiques : addition, soustraction, opérations logiques, décalages, rotations, mise à zéro d'un registre, etc. La multiplication est aussi supportée, mais avec quelques petites subtilités, via l'instruction PMULLW. Ce MMX introduisait 8 registres vectoriels, du nom de MM0, MM1, MM2, MM3, MM4, MM5, MM6 et MM7. Ceux-ci avaient une taille de 64 bits et ne pouvaient contenir que des nombres entiers : pas de nombres flottants à l'horizon. Il n'y a pas de registre d'état pour les instructions MMX. Pire : les instructions MMX ne mettent aucun registre d'état à jour et ne préviennent pas en cas d'overflow ou d'underflow si ceux-ci arrivent (pour les instructions qui ne travaillent pas en arithmétique saturée).

 

[[File:XMM registers.svg|droite|thumb|XMM registers]]

 

Dans les années 1999, une nouvelle extension SIMD fit son apparition sur les processeurs Intel Pentium 3 : le '''Streaming SIMD Extensions''', abrévié SSE. Ce SSE fut ensuite complété, et différentes versions virent le jour : le SSE2, SSE3, SSE4, etc. Cette extension fit apparaitre 8 nouveaux registres, les registres XMM. Sur les processeurs 64 bits, ces registres sont doublés et on en trouve donc 16. En plus de ces registres, on trouve aussi un registre d'état qui permet de contrôler le comportement des instructions SSE : celui contient des bits qui permettront de dire au processeur que les instructions doivent arrondir leurs calculs d'une certaine façon, etc. Ce registre n'est autre que le registre MXCSR. Chose étrange, seuls les 16 premiers bits de ce registres ont une utilité : les concepteurs du SSE ont surement préférés laisser un peu de marge au cas où.

 

Le '''SSE4''' fut un peu plus complexe et fut décliné lui-même en 2 sous-versions. Le SSE4.1 introduit ainsi des opérations de calcul de moyenne, de copie conditionnelle de registre (un registre est copié dans un autre si le résultat d'une opération de comparaison précédente est vrai), de calcul de produits scalaire, de calcul du minimum ou du maximum de deux entiers, des calculs d'arrondis, et quelques autres. Avec le SSE4.2, le vice à été poussé jusqu'à incorporer des instructions de traitement de chaines de caractères.

 

Enfin, la dernière extension en date est l''''AVX'''. Avec celle-ci, on retrouve 16 registres nommés de YMM0 à YMM15, dédiés aux instructions AVX et d'une taille de 256 bits. Ces registres YMM sont partagés avec les registres XMM : les 128 bits de poids faible des registres YMM ne sont autre que les registres XMM. L'AVX complète le SSE et ses extensions, en rajoutant quelques instructions, et surtout en permettant de traiter des données de 256 bits. Son principal atout face au SSE, et que les instructions AVX permettent de préciser le registre de destination en plus des registres stockant les opérandes. Avec le SSE et le MMX, le résultat d'une instruction SIMD était écrit dans un des deux registres d'opérande manipulé par l'instruction : il fallait donc sauvegarder son contenu si on en avait besoin plus tard. Avec l'AVX, ce n'est plus le cas : on peut se passer des opérations de sauvegarde sans problème, ce qui supprime pas mal d'instructions.