Разработка программных моделей выполнения команд 3Dnow

Технология 3Dnow! фирмы AMD построена на основе структурного расширения процессора. По существу технология 3Dnow! является расширением технологии MMX. Обе они включают дополнительные наборы команд для обработки мультимедийной информации, дополнительные режимы функционирования процессора при обработке прерываний/исключений/особых ситуаций, отладке и мониторинге производительности программ, а также дополнительные логические регистры, отображаемые на регистры FPU.
MMX-регистры (они же 3Dnow!-регистры) – это восемь 64-разрядных регистров (MM0…MM7), которые отображены на младшие 64 бита регистров общего назначения FPU (R0…R7), то есть регистры MMX, по существу, являются логическими, физически совмещёнными с регистрами R0…R7. Это значит, что при записи информации в MMX-регистр она автоматически появляется в младших битах соответствующего регистра FPU и, наоборот, значения младших 64 бит величины, записываемой в регистровый стек FPU, окажутся в соответствующем MMX-регистре.
Поскольку регистры FPU (R0…R7) организуют так называемый регистровый стек (ST0…ST7), то в зависимости от текущего значения поля TOS регистра состояния FPU (SW) будет меняться соответствие регистров стека и MMX-регистров. Например, при SW.TOS = 0 MM0 отображается на ST0, MM1 – на ST1 и т.д.; при SW.TOS = 2 MM0 отображается на ST6, MM1 – на ST7, MM2 – на ST0 и т.д.
FPU располагает своим механизмом отслеживания типов данных, находящихся в регистрах R0…R7. Это поля тэгов, установленные соответственно каждому регистру. Однако технология 3Dnow! вводит новые типы данных, которые не могут быть корректно обработаны FPU. Поэтому при выполнении команд 3DNow! (кроме FEMMS, PREFETCH) все поля тэгов устанавливаются в 00b («действительный»). Команда FEMMS заполняет все поля тэгов значениями 11b («пустой»). Команда PREFETCH не изменяет значения тэгов.
Так как команды 3DNow! и FPU используют физически одни и те же регистры, то для сохранения и восстановления контекста 3DNow! применяются команды...

Технология 3DNow! (рабочее название AMD-3D Technology) была представлена компанией AMD в мае 1998 года в процессоре AMD K6®-2. Данная технология явилась продолжением технологии MMX компании Intel, и состояла из 21 инструкции для ускорения операций трехмерной графики.
Следующим шагом в развитии 3DNow! стала технология Enhanced 3DNow!, состоящая из 24 команд. 19 команд Enhanced 3DNow! были заимствованы из технологии SSE (Streaming SIMD Extensions) (Intel), представленной в процессорах семейства Pentium-III, оставшиеся 5 команд являются собственной разработкой AMD и предназначены для цифровой обработки сигналов (DSP - Digital Signal Processing). Данная технология впервые была представлена в ранних моделях AMD Duron™ (Model 3) и AMD Athlon™ (Model 1).
3DNow! Professional еще больше расширила возможности технологии 3DNow!, включив в себя полную поддержку команд SSE. Данная технология впервые появилась в AMD Athlon (Model 6) (AMD Athlon XP, AMD Athlon MP, AMD Athlon 4) и AMD Duron (Model 7).
Таким образом, процессоры серии Athlon XP, по функциональным возможностям, сравнялись с интеловскими Pentium-III, а по производительности, благодаря особенностям внутренней архитектуры, не уступают, а иногда и превосходят, процессоры Pentium-IV, работающие на больших тактовых частотах. То, что большая часть программного обеспечения, выпускаемого в настоящее время, не использует команд технологии SSE2, поддерживаемой процессорами Pentium-IV, а также низкая стоимость процессоров Athlon XP, позволило компании AMD "отвоевать" у компании Intel ту часть потребительского рынка, которую она потеряла после выхода процессоров Pentium-II и Pentium-III.
Все, изложенное выше, делает процессоры Athlon XP интересными для рассмотрения.

1. Ровдо А. А. Микропроцессоры от 8086 до Pentium III Xeon и AMD-K6-3, М:«ДМК», 2000г;
2. Гук М. Юров В. Процессоры Pentium III, Athlon и другие, Санкт-Петербург: «ПИТЕР», 2002г;
3. Юров В. Assembler. Специальный справочник, Санкт-Петербург: «ПИТЕР», 2002г;
4. Корнеев В. В., Киселёв А.В. Современные процессоры, М: «Нолидж», 2001г.