Техніка мультимедійних обчислень

Особливістю обчислень мультимедіа є те, що більшість операцій відносяться до класу SIMD- команд (Single Instruction Multiply Data).

Такі команди обробляють відразу дві групи чисел(їх можна б було назвати груповими командами).Операнди таких команд зазвичай представлені в одному із упакованих форматів. Ідея SIMD-обробки була сформована в інституті точної механіки та обчислювальної техніки імені С.А.Лебедєва в 1978 р. (в рамках проекту «Ельбрус -1»).

З 1992р. команди типу SIMD стають невід’ємною частиною мікропроцесорів фірми Intel та AMD. Привід-розповсюдження ММ-додатків. Відео, 3-х вимірна графіка, звук в ММ представляються великими масивами даних, елементи яких частіше обробляються ідентично.

Першою на мультимедійний бум відреагувала фірма Intel, яка добавила в систему команд МП Pentium MMX S7 SIMD-команд. Команди MMX забезпечували паралельну обробку упакованих цілих чисел.

Наступний крок – створення нових наборів SIMD команд, що працюють також із операндами у виді упакованих чисел із плаваючою комою. Такі команди у відповідних додатках підвищують продуктивність процесора приблизно вдвічі. Першою подібною технологією в серпні 1998р. запропонувала фірма AMD в мікропроцесорах К6-Z.

Такі ММ-розширення включало Z1 SIMD-команду і отримало назву 3D NOW!

Через пів року фірма Intel ввела у свої МП так звані потокові SIMD-команди, позначивши їх абревіатурою SSE-Sreaming SIMD Extention (потокова обробка за принципом «одна команда – багато даних»).Спочатку це було 70 команд в МП Pentium III. Команди доповнювали групові цілочисельні операції MMX і розширювали їх за рахунок групових операцій із 32-розрядними дійсними числами. В залежності від типу чисел (цілі чи дійсні) команди SSE діляться на 3 категорії:

1. -робота з упакованими групами цілих чисел, які повинні мати розмір байту,слова,подвійного слова чи квадрослова (кількість чисел в групі залежить від їх розрядності і від розрядності всієї групи-64 чи 128);
2. -оперування однією групою 32-розрядних чи 64-розрядних чисел із плаваючою комою(звичайна чи подвійна точність).
3. -обробка 4-х пар дійсних чисел звичайної точності чи 2-х пар дійсних чисел подвійної точності;

Розвиток технології SSE обумовив появу SSE 2 і отримав реалізацію в Pentium 4;

Цей варіант включає 271 команду, за 1 такт обробляється 4 32р. числа із пл. комою, упакованих в 128-розрядне число.

Новий імпульс отримала технологія 3D NOW!- назва Enhanced 3D NOW! Цей набір команд близький до набору команд SSE 2.

В таблиці знаходиться інформація про підтримку розглянутих технологій(ММ-розширень), підтримуються найбільш популярними мікропроцесорами класу Pentium.

	MMX	3DNOW!	SSE	SSE2
VIA C3	+	+	-	-
Celeron-2, Pentium-III	+	-	+	-
Pentium-IV	+	-	+	+
Duron	+	+	+	-
Athlon XP	+	+	+	-

Ще один варіант архітектури системи команд із SIMD-командами реалізований фірмою IBM в процесорах Power PC. Ця реалізація носить назву AltiVec і в багатьох відношеннях перевершує вищезгадані розширення. Зокрема є трьохоперандові команди, які допускають нестандартні цілочисельні формати, наприклад, пакування за схемою (1+5+5+5) бітів.

На довершення вищесказаного можна констатувати, що техніка мультимедійних обчислень постійно розвивається і проявляється у нових розробках апаратного і програмного забезпечення комп’ютерних засобів.

Дата добавления: 2014-12-23