MMX

MMX是由英特爾開發的一種SIMD多媒體指令集，共有57條指令。它於1996年集成在英特爾奔騰（Pentium）MMX處理器上，以提高其多媒體數據的處理能力。

其優點是增加了處理器關於多媒體方面的處理能力，缺點是占用浮點數寄存器進行運算（64位MMX寄存器實際上就是浮點數寄存器的別名）以至於MMX指令和浮點數操作不能同時工作。為了減少在MMX和浮點數模式切換之間所消耗的時間，程序員們儘可能減少模式切換的次數，也就是說，這兩種操作在應用上是互斥的。AMD在此基礎上發展出3D Now!指令集。

3D Now!發佈一年後，Intel在MMX基礎上發展出SSE（Streaming SIMD Extensions）指令集，用來取代MMX。現在，新開發的程式不再僅使用MMX來最佳化軟體執行效能，而是改使用如SSE、3DNOW!等更容易最佳化效能的新一代多媒體指令集，不過目前的處理器大多仍可以執行針對MMX最佳化的較早期軟體。

MMX的字面涵義[編輯]

1997年，Intel公司起訴AMD公司與Cyrix公司非法使用（misuse）了商標MMX。隨後這起訴訟庭外和解，AMD公司承認MMX為Intel的商標，Intel允許AMD公司使用MMX作為一項技術的名稱。在這起訴訟中，AMD披露MMX是Intel命名的矩陣數學擴展（Matrix Math eXtensions）的字母縮寫。

技術細節[編輯]

MMX寄存器，稱作MM0到MM7，實際上就是處理器內部80比特字長的浮點寄存器棧st（0）到st (7)的尾數部分（64比特長）的復用。由於浮點棧寄存器的高16位未被MMX技術使用，因此這16位都置為1，因此從棧寄存器的角度看，其浮點值為NaN或Infinities，這可用於區分寄存器是處於浮點棧狀態還是MMX狀態。作為MMX寄存器都是直接訪問。利用了裝配數據類型（packed data type）的概念，每個MMX寄存器的64比特字長可以看作是2個32位整數、或者4個16位整數、或者8個8位整數，從而可以執行整數SIMD運算。這對於1990年代中期的2D、3D計算的加速還是很有意義的，因為當時的計算機的圖形處理器（GPU）還很不發達。但現在MMX整數SIMD運算對於圖形運算來說是多餘的技術了。不過MMX的飽和算術運算（saturation arithmetic operations）對於一些數字信號處理應用還是有用的。

SIMD技術的發展[編輯]

繼MMX技術之後，Intel又於1999年在Pentium-III處理器上推出SSE技術，引入了新的128位元寬的寄存器集（register file），稱作XMM0到XMM7。這些XMM寄存器用於4個單精度浮點數運算的SIMD執行，並可以與MMX整數運算或x87浮點運算混合執行。2001年在Pentium 4上引入了SSE2技術，進一步擴展了指令集，使得XMM寄存器上可以執行8/16/32位寬的整數SIMD運算或雙精度浮點數的SIMD運算。這使得SIMD技術基本完善。

外部連結[編輯]

Intel® Pentium® Processors with MMX™ Technology for Embedded Computing - Technical Documents （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
The MMX Instruction Set from The Art of Assembly Language
IA Software Developer's Manual, Vol 1 (PDF)，see chapter 8 for MMX programming