SSE2

Ten artykuł wymaga dopracowania zgodnie z zaleceniami edycyjnymi.
Należy w nim poprawić: Być może są potrzebne dokładniejsze opisy rozkazów, pewnie nie wszystkich, a tylko tych mniej oczywistych..
Po likwidacji wskazanych powyżej niedoskonałości prosimy usunąć szablon {{Dopracować}} z kodu tego artykułu.

Streaming SIMD Extensions 2 (SSE2) - zestaw instrukcji SIMD, rozszerzający istniejący SSE. Nowe cechy:

działania wektorowe i skalarne na liczbach zmiennoprzecinkowych podwójnej precyzji;
umożliwienie wykonywania działań całkowitoliczbowych na 128-bitowych rejestrach XMM - dotychczas były to możliwe tylko dla 64-bitowych rejestrów MMX;
większa kontrola nad pamięcią podręczną.

Technologia ta została wprowadzona w procesorach rodziny Pentium 4 oraz Athlon 64.

[edytuj] Typy danych

SSE2 wykorzystuje typy danych zdefiniowane w MMX i SSE, definiuje także kilka nowych typów danych: w większości wektorów o określonych rozmiarach.

Typy zmiennoprzecinkowe:

wektor 2 liczb zmiennoprzecinkowych podwójnej precyzji (2 x 64 bity)
wektor 4 liczb zmiennoprzecinkowych pojedynczej precyzji (4 x 32 bity; wprowadzony w SSE)

Typy całkowite (rozszerzenia typów MMX):

wektor 16 bajtów - packed byte (16 x 8 bitów)
wektor 8 słów - packed word (8 x 16 bitów)
wektor 4 podwójnych słów - packed duble words (4 x 32 bity)
wektor 2 poczwórnych słów - packed quad words (2 x 64 bity)
liczba 128-bitowa - long quadword

Analogicznie jak w SSE, rozkazy SSE2 mogą wykonywać działania arytmetyczne na wektorach liczb zmiennoprzecinkowych podwójnej precyzji na dwa sposoby:

packed (równoległe) — wykonując równocześnie dwa niezależne działania zmiennoprzecinkowe na odpowiadających sobie elementach wektorów;
scalar (skalarne) — wykonując działanie tylko na pierwszych elementach wektorów.

Rozmiar słowa [bity]	Rozmiar elementu [bity]	Liczba elementów wektora	Uwagi
Liczby zmiennoprzecinkowe
128	64	2	SSE2, liczby podwójnej precyzji
128	32	4	SSE, liczby pojedynczej precyzji
Liczby całkowite (ze znakiem lub bez)
128	128	1	SSE2, całe słowo
128	64	2	SSE2, packed quad word
128	32	4	SSE2, packed double word
128	16	8	SSE2, packed word
128	8	16	SSE2, packed byte
64	64	1	MMX, quad word
64	32	2	MMX, packed double word
64	16	4	MMX, packed word
64	8	8	MMX, packed byte

[edytuj] Mnemoniki rozkazów

Zobacz więcej w osobnym artykule Streaming SIMD Extensions, w sekcji Mnemoniki rozkazów.

Tak jak w SSE, również w SSE2 sufiksy mnemoników określają typy danych, na jakich działają określone rozkazy; oprócz tych zdefiniowanych w MMX i SSE pojawiły się nowe dla liczb zmiennoprzecinkowych podwójnej precyzji:

PD - wektory,
SD - skalary.

[edytuj] Działania zmiennoprzecinkowe

[edytuj] Działania arytmetyczne

dodawanie (ADDPD, ADDSD)
odejmowanie (SUBPD, SUBSD)
dzielenie (DIVPD, DIVSD)
mnożenie (MULPD, MULSD)
pierwiastek kwadratowy (SQRTPD, SQRTSD)
wartość maksymalna (MAXPD, MAXSD)
wartość minimalna (MINPD, MINSD)

[edytuj] Działania logiczne

Wykonywane są na poziomie bitów, a nie liczb:

suma (ORPD),
iloczyn (ANDPD),
iloczyn negacji (ANDNPD) - jeden z argumentów jest negowany przed obliczeniem iloczynu,
różnica symetryczna (XORPD),

[edytuj] Porównanie

Zobacz więcej w osobnym artykule Streaming SIMD Extensions, w sekcji Porównania.

Rozkazy porównania SSE2 działają w taki sam sposób jak SSE, jedna różnica to oczywiście rozmiary elementów wektorów:

rozkazom SSE2 CMPPD i CMPSD odpowiadają rozkazy SSE CMPPS i CMPSS;
rozkazom SSE2 COMISD i UCOMISD odpowiadają rozkazy SSE COMISS i UCOMISS.

[edytuj] Rozmieszczanie elementów w wektorach

SHUFPD
UNPCKLPD, UNPCKHPD

[edytuj] Konwersje między liczbami zmiennoprzecinkowymi i całkowitymi

liczby zmiennoprzecinkowe podwójnej precyzji:
- konwersje wektorowe:
  - CVTPD2PI, CVTTPD2PI - liczby zmiennoprzecinkowe na 32-bitowe liczby całkowite
  - CVTPD2PQ, CVTTPD2PQ - liczby zmiennoprzecinkowe na 64-bitowe liczby całkowite
  - CVTPI2PD - 32-bitowe liczby całkowite na liczby zmiennoprzecinkowe
  - CVTDQ2PD - 64-bitowe liczby całkowite na liczby zmiennoprzecinkowe
- konwersje skalarne:
  - CVTSD2SI, CVTTSD2SI - liczba zmiennoprzecinkowa na 32-bitową liczbę całkowitą
  - CVTSI2SD - 32-bitowa liczba całkowita na liczbę zmiennoprzecinkową
liczby zmiennoprzecinkowe pojedynczej precyzji:
- konwersje wektorowe:
  - CVTPS2DQ, CVTTPS2DQ - liczby zmiennoprzecinkowe na 64-bitowe liczby całkowite
- konwersja skalarna:
  - CVTDQ2PS - 64-bitowa liczba całkowita na liczbę zmiennoprzecinkową

[edytuj] Konwersje między liczbami zmiennoprzecinkowymi pojedynczej i podwójnej precyzji

konwersje wektorów (po dwa elementy):
- CVTPS2PD - z pojedynczej na podwójną precyzję
- CVTPD2PS - z podwójnej na pojedynczą precyzję
konwersje skalarów:
- CVTSS2SD - z pojedynczej na podwójną precyzję
- CVTPS2SS - z podwójnej na pojedynczą precyzję

[edytuj] Rozkazy całkowitoliczbowe

PMULUDQ - mnożenie 32-bitowych liczb bez znaku, wyniki są 64-bitowe
PADDQ - dodawanie 64-bitowych liczb ze znakiem
PSUBQ - odejmowanie 64-bitowych liczb ze znakiem
PSHUFLW, PSHUFHW - zmiana kolejności elementów 16-bitowych, odpowiednio, w dolnej i górnej połówce 128-bitowego wektora
PSHUFD - zmiana kolejności elementów 32-bitowych
PSLLDQ, PSLRDQ - przesunięcia bitowe w lewo i prawo elementów 64-bitowych
PUNPCKHQDQ, PUNPCKLQDQ

[edytuj] Kontrola pamięci podręcznej i spójności pamięci

CLFLUSH - zapisuje i unieważnia wskazaną linijkę cache na wszystkich poziomach pamięci podręcznej
LFENCE - uszeregowanie operacji odczytu pamięci
MFENCE - uszeregowanie operacji odczytu i zapisu pamięci
PAUSE - jest podpowiedzią (ang. hint) dla procesora, która przyspiesza wyjście z pętli aktywnego oczekiwania (ang. spin-wait loop)
zapisy do pamięci z podpowiedzią (hint) o nietymczasowym charakterze danych (tj. dane nie będą w najbliższym czasie potrzebne):
- MASKMOVDQU - uaktualnienie wybranych bajtów z rejestru XMM
- MOVNTPD, MOVNTDQ - zapis rejestru XMM (tj. dwóch słów 64-bitowych, przez pierwszy rozkaz traktowanych jako liczby zmiennoprzecinkowe, w drugim - jako całkowite)
- MOVNTI - zapisanie rejestru ogólnego przeznaczenia (czyli EAX, EBX itd.)

[edytuj] Przesyłanie danych

[edytuj] Wektory liczb zmiennoprzecinkowe

MOVAPD
MOVUPD
MOVHPD, MOVLPD
MOVSD
MOVMSKPD

[edytuj] Wektory liczb całkowitych

MOVDQA
MOVQ2DQ, MOVDQ2Q

[edytuj] MXCSR - rejestr kontrolny/statusu

Zobacz więcej w osobnym artykule Streaming SIMD Extensions, w sekcji MXCSR - rejestr kontrolny/statusu.

W SSE2 dodaną jedna flagę kontrolującą obliczenia zmiennoprzecinkowe:

ang. denormals-are-zero - jej ustawienie powoduje zamienianie liczb nieznormalizowanych na zero (jest to działanie niestandardowe); nieznormalizowane liczby zmiennoprzecinkowe, to bardzo małe liczby, w których wykładnik nie mieści się w dostępnym zwykle zakresie, lecz dzięki wyzerowaniu najstarszego bitu mantysy (tj. rezygnacji ze znormalizowanej mantysy) liczba może zostać zapisana.

[edytuj] Podpowiedzi dla systemu przewidywania skoków

Podsystem przewidywania skoków posiada wbudowane reguły statycznego przewidywania skoków warunkowych - np. jeśli adres docelowy skoku jest ujemny (skok wstecz, jak w pętlach) to przyjmuje się, że skok nastąpi. W SSE2 wprowadzono podpowiedzi (ang. branch hint), które dla wskazanych instrukcji skoku nadpisują domyślne reguły, pozwalając wskazać bardziej prawdopodobny przepływ sterowania w programie. Podpowiedzi te mają formę przedrostków dla kodów rozkazu skoku, nie są odrębnymi instrukcjami.

Mimo że w symulacjach rozwiązanie to wyglądało bardzo obiecująco, w rzeczywistych programach nie zanotowano wzrostu wydajności.^[1]