Команды преобразования
PACKSS [WB, DW] -Упаковка со знаковым насыщением PACKUSWB - Упаковка с беззнаковым насыщением PUNPCKH [BW, WD, DQ] - Распаковка из старших половин PUNPCKL [BW, WD, DQ] - Распаковка из младших половин PSHUFW- Переупорядочивание слов
Арифметические команды
PADD [B, W, D]-Сложение с циклическим переносом
PSUB [B, W, D] - Вычитание с циклическим переносом
PADDS [B, W] - Знаковое сложение с насыщением
PSUBS [B, W]- Знаковое вычитание с насыщением
PADDUS [B, W] - Беззнаковое сложение с насыщением
PSUBUS [B, W] - Беззнаковое вычитание с насыщением
PMULHW - Знаковое умножение с сохранением старшей половины результата PMULLW - Знаковое умножение с сохранением младшей половины результата PMULHUW- Беззнаковое умножение с сохранением старшей половины результата PMADDWD - Знаковое умножение с накоплением
PSADBW- Сложение абсолютных разностей байтов
PAVG[B,W]*- Нахождение среднего значения
Команды нахождения максимума и минимума
PMAXSW- Нахождение большего значения (знаковые слова)
PMAXUB'- Нахождение большего значения (беззнаковые байты) PMINSW- Нахождение меньшего значения (знаковые слова)
Inub'- Нахождение меньшего значения (беззнаковые байты) Команды сравнения
PCMPEQ [B, W, D] - Сравнение на равенство
PCMPGT [B, W, D]-Сравнение на большее значение
Команды логических операций
PAND - Логическое И
PANDN-Логическое НЕ-И
POR- Логическое ИЛИ PXOR - Исключающее ИЛИ
Команды сдвига
PSLL [W, D, Q] -Логический сдвиг влево
PSRL [W, D, Q]-Логический сдвиг вправо
PSRA [W, D] - Арифметический сдвиг вправо
При выполнении ММХ-команд процессор использует для хранения операндов восемь арифметических регистров R7-0 блока FPU (см. рис. 2.4), реализующего обработку чисел с плавающей точкой. В этом случае арифметические регистры получают обозначения ММ7-0. Так как ММХ-команды обрабатывают 64-разрядные операнды, то ММХ-регистры имеют разрядность 64 бит, используя только 64 младших разряда в 80-разрядных регистрах FPU (см. рис. 2.22).
2.5.1. Форматы представления данных и выполнение операций
Почти все мнемокоды ММХ-команд начинаются с префикса Р (Packed), которые указывает, что технология ММХ имеет дело с упакованными данными. За префиксом следует полное или сокращенное название выполняемой операции, например, OR, CMP, SUB. После названия операции может стоять несколько суффиксов, имеющих следующее значение:
US (Unsigned Saturation) - беззнаковое насыщение;
S (Signed saturation) - знаковое насыщение;
В, W, D, Q (Byte, Word, Doubleword, Quadword)- формат используемых упакованных данных.
Если при выполнении ММХ-команды используется арифметика с насыщением, особенности которой описаны ниже в данном разделе, то в мнемокоде сначала указывается суффикс US или S, определяющий вид насыщения (беззнаковое или знаковое). Мнемокоды команд, не использующих принцип насыщения, не содержат этот суффикс. Далее в мнемокоде указывается суффикс, определяющий формат обрабатываемых данных. Команды, использующие различные форматы для представления исходных данных и результата, содержат два суффикса, определяющие формат: первый задает формат результата, а второй -формат исходных данных. Например, в команде PACKUSWB название операции задается мнемокодом PACK (упаковка), первый суффикс US указывает на то, что применяется беззнаковое насыщение, следующий суффикс ^определяет формат результата в виде упакованных байтов, а последний суффикс S - формат исходных данных в виде упакованных слов.
Рис. 2.21. Формат ММХ-команд
ММХ-команды поддерживают все способы адресации, реализуемые с использованием байтов MODR/M и S\B. Формат ММХ-команды показан на рис. 2.21. Любая ММХ команда начинается с байта OFh, затем идет второй байт кода операции OpCode. Для указания используемых в команде ММХ-регистров в байте MODR/M в полях REG и R/M (при MOD = 11, регистровая адресация) указываются номера используемых ММХ-регистров mmxreg. Присутствие байтов SIB, смещения DISP и непосредственного операнда IMM зависит от выбранного способа адресации. Следует отметить, что ММХ-регистры не могут служить для формирования адреса.
Для команд пересылки операнд-приемник и операнд-источник могут располагаться в памяти, регистре общего назначения или ММХ-регистре. Для остальных команд операнд-приемник всегда находится в ММХ-регистре, а операнд источник может находиться в памяти, ММХ-регистре или являться непосредственным операндом.
Если ММХ-команда использует операнды, размещенные в памяти, то перед ней могут присутствовать префиксы замены сегмента SEG и разрядности адреса AS. Префиксы разрядности операнда OS и повторения REP, REPE/REPNE, предшествующие ММХ-команде, игнорируются процессором. Наличие перед ММХ-командой префикса блокировки шины LOCK вызовет исключение типа #UD («недействительный код операции»).
При ошибках обращения к памяти ММХ-команды генерируют исключения #SS, #GP, #PF или #АС, как и остальные команды. Попытка выполнить ММХ-команду, когда в регистре управления CRO установлено значение бита ЕМ = 1, приводит к исключению типа #UD. Эмуляция ММХ-команд невозможна. Попытка выполнить ММХ-команду, когда в регистре управления CRO бит TS= 1, приводит к исключению типа #NM («устройство недоступно»). Если при обработке исключения FPU встретится ММХ-команда, то это приведет к исключению типа #MF и/или FERR#.
ММХ-команды могут выполняться в любом режиме работы процессора: реальном, защищенном и виртуального 8086.
ММХ-регистры (рис. 2.22) имеют разрядность 64 бита и отображены на поля мантиссы арифметических регистров блока FPU (см. рис. 2.4). При записи нового значения в ММХ-регистр это значение автоматически появляется в поле мантиссы (биты 63-0) соответствующего регистра FPU. При этом в поле порядка (биты 78-64) и знаковый бит (бит 79) записываются единицы. После выполнения любой ММХ-команды в поле ТОР регистра FPSR (см. рис. 2.5), указывающем вершину арифметического стека, записывается значение 000. Любая ММХ-команда (кроме EMMS) заносит во все поля регистра тегов TW значение 00. Для блока FPU это означает, что во всех регистрах находятся допустимые ненулевые числа (все регистры заняты). Команда EMMS устанавливает значения всех полей регистра тегов в 11 (для блока FPU это означает, что все арифметические регистры пусты). Значение регистра TW, содержащего теги, не оказывает никакого влияния на выполнение ММХ-команд. При выполнении ММХ-команд содержимое регистров FPU устанавливается в соответствии с табл. 2.39.
Элементами обрабатываемых данных являются соответственно байты, 16-разрядные слова, 32-разрядные двойные слова или 64-разрядные счетверенные слова. При обработке упакованных данных с помощью ММХ-команд одновременно (параллельно) выполняется одна и та же операция над всеми элементами заданного формата, каждый из которых представляет отдельное число (данные). Например, при помощи одной команды можно сложить элементы, хранящиеся в одном ММХ-регистре с элементами в другом ММХ-регистре, получив восемь отдельных результатов (сумм) в виде упакованных байтов. Одновременно можно обработать либо восемь байт, либо четыре слова, либо два двойных слова, либо одно счетверенное слово. Таким образом, реализуется принцип SMD-обработки: одновременное выполнение одной команды над многими данными (до восьми 8-разрядных элементов). В памяти упакованные данные располагаются так, как это принято в Intel-архитектуре, т. е. младший байт размещается первым - по младшему адресу (рис. 2.24).
Ряд ММХ-команд используют арифметику с насыщением (saturation arithmetic). Если произошло переполнение, то в арифметике с насыщением результатом операции будет ближайшее к полученному значению число, которое умещается в формате, определенном для результата. Таким образом, результат как бы «насыщается» до максимально возможного значения. Например, результатом сложения двух байтов без знака B8h (184) и E1h (225), при использовании арифметики с насыщением, будет байт FFh (255) (рис. 2.25,а). Если сложить байты со знаком 90h (- 112) и E1h (- 31), то результатом сложения с насыщением будет байт 80h (- 128) (рис. 2.25,6).
Арифметика с насыщением различает знаковые и беззнаковые операнды - от этого зависят пределы насыщения (табл. 2.40). Если результат операции не выходит за пределы насыщения, то арифметика с насыщением дает тот же результат, что и обычная арифметика.
Ряд ММХ-команд выполняет операции обычной арифметики с циклическим переносом (wraparound arithmetic). Мнемокоды таких команд не имеют суффикса S или US.
ММХ-команды не изменяют содержимое регистра EFLAGS. При этом переполнение разрядной сетки, возникающее при операциях с упакованными данными, нигде не фиксируется и не вызывает обработки исключения.