|
TwojePC.pl © 2001 - 2024
|
 |
RECENZJE | Technika. Droga ku wydajności |
 |
| |
|
Technika. Droga ku wydajności
Autor: Zbyszek | Data: 23/04/07
| |
|
Jedna instrukcja, wiele danych
Mimo ogromnego zbliżenia architektury procesorów x86 do układów RISC, jakie dokonało się w 1995 roku, procesory RISC nadal znacznie przewyższały układy x86 pod pewnymi względami, min. mogąc operować na większej ilości danych jednocześnie.
Najnowsze procesory x86 były na tym polu mocno ograniczone, ponieważ archaiczny kod x86 tworzony dwadzieścia lat wcześniej, z myślą o prymitywnych, z punktu widzenia Pentium Pro układach, nie pozwalał efektywnie wykorzystywać ich możliwości.
Standard x86 powstawał w czasach 8 bitowych ( wewnętrznie ) CPU, oraz zapewnień, że komputery osobiste nigdy nie będą potrzebowały więcej niż 640 KB pamięci RAM. Ilości danych, jak i możliwości operowania nimi przez układy były wówczas skromne. Zatem instrukcje x86 powstając na miarę swoich czasów - mogły operować na równie skromnej, co wówczas ilości danych.
Jednak z biegiem czasu procesory uległy znacznej ewolucji i techniczne możliwości jednoczesnego operowania na dużej ilości danych stały otworem. Rozkazy x86 nie potrafiły jednak tych możliwości wykorzystywać, gdyż były instrukcjami typu SISD (Single Instruction, Single Data), mogącymi operować tylko na jednej danej jednocześnie. Standard x86 w ogóle nie uwzględniał instrukcji, które mogłyby operować na większej ilości danych "za jednym zamachem".
W praktyce Pentium Pro o architekturze wewnętrznej bliskiej układom RISC, musiał wykonywać program za pomocą identycznego zestawu makroinstrukcji jak archaiczne procesory Intel 386 i 486.
Rozwiązanie tego problemu nadeszło wraz z nowymi procesorami Intela w pierwszej połowie 1997 roku, kiedy to na rynek wprowadzone zostały układy Pentium II, oraz Pentium MMX.
Pentium II wykorzystywał architekturę P6 procesora Pentium Pro, przy czym był jego bardziej udomowioną i tańszą w produkcji wersją. W architekturze wewnętrznej dokonano tylko niewielkich zmian mających rozwiązać podstawową bolączkę układu Pentium Pro - niską wydajność w aplikacjach starszego typu. Natomiast Pentium MMX fizycznie był znacząco zmodyfikowanym Pentium pierwszej generacji obecnym na rynku od 1993 roku.
Pod koniec ubiegłego wieku najwydajniejsze procesory montowane były w kasetowych obudowach i wpinane pionowo w gniazdo slot, przypominające wyglądem typowe gniazda PCI.
Jednak znacznie ważniejsze, z dzisiejszego punktu widzenia zmiany, dokonały się w tych układach od ich strony logicznej. W nowych CPU procesorowy gigant zawarł technologię MMX (Multimedia Matrix eXtension). W jej ramach w układach zaimplementowany został zestaw 57 zupełnie nowych instrukcji nazwanych instrukcjami MMX, oraz wyznaczony specjalny 64 bitowy rejestr o identycznej nazwie. Nowe rozkazy były instrukcjami typu SIMD (Single Instruction, Multiple Data) - mogącymi operować na kilku danych jednocześnie.
Implementacja rozkazów typu SIMD, umożliwiła wykonywanie jednego działania na kilku danych jednocześnie, i zniosła wspomniane nieco wcześniej ograniczenia nakładane na procesory przez przestarzały model x86. Możliwe stało się wpisanie do rejestru kilku danych i polecenie jednej instrukcji wykonania na nich tej samej operacji jednocześnie.
Przykładowo program graficzny mógł umieścić w rejestrze MMX osiem jednobajtowych wartości koloru, i polecić jednej instrukcji zmianę ich odcienia. Wykonanie tego działania przy użyciu standardowych rozkazów kodu x86 wymagałoby użycia ośmiu takich instrukcji, podczas gdy wystarczyła do tego tylko jedna instrukcja MMX!
Dzięki technologii MMX, programista piszący program mógł zastąpić archaiczne instrukcje kodu x86 nowymi rozkazami z zestawu MMX, pozwalającymi w znacznie lepszym stopniu wykorzystać możliwości najnowszych CPU, i wyraźnie poprawić ich wydajność. W praktyce programy optymalizowane pod kątem technologii MMX osiągały o kilkadziesiąt procent większą wydajność.
Instrukcje MMX zniosły, więc ograniczenia nakładane na najnowsze procesory x86 przez naleciałości historyczne, pozwalając im wykonywać określone działania w prostszy, mniej złożony, i wymagający dużo mniej czasu sposób. Technologia MMX miała jednak swoje, jak się później okazało, dość poważne wady...
|
|
|
|
 |
 |
 |
|
|
|
poprzednia strona (Więcej mocy) 
