ММХ технология

ММХ технология

Технологията ММХ е абревиатура на понятието мултимедийни разширения (Multi Media eXtensions) или матрични математически разширения (Matrix  Math  eXtensions). ММХ се състои от две архитектурни подобрения в централното процесорно устройство.

Първото се отнася до увеличаване на кеш паметта от първо ниво (L1). Това подобрява значително производителността на компютърната система. Другото подобрение се отнася до въвеждане на допълнителни операции на микропроцесора, свързани с обработката на специфични данни използвани в мултимедийните приложения.

При обработката на видео, аудио, графика или анимация се използват специфични повтарящи се цикли, които в много случаи заемат над 90% от времето за обработка на данните. ММХ технологията е насочена към облекчаване на обработката на този тип информация.

ММХ технологията е ориентирана за използване в 2D/3D графичните мултимедийни приложения и комуникациите. Това разширение на базовата архитектура се появява във второто поколение процесори Pentium. Основната идея на ММХ се заключава в едновременната обработка на няколко елементи от данни за една инструкция на микропроцесора SIMD (Single Instruction - Multiple Data).

Технологията ММХ използва нови типове опаковани 64-битови целочислени данни. Тези данни могат да се обработват по специален начин в регистри MMX0-MMX7, представляващи младшите битове на стека на 80-битовите регистри на FPU (регистрите на копроцесора за операции с плаваща точка).

Съвпадението на регистрите ММХ и FPU налага ограничения на последователността на операциите използващи FPU и MMX. Отговорността за организацията на съвместното използване на тези регистри е оставена на програмистите.

Една от особеностите на ММХ технологиите е поддържането на аритметика с насищане (saturating arithmetic). Тя се отличава от обикновената аритметика с циклично препълване (wraparound mode) по това, че при препълване в резултата се фиксира максимална възможна стойност за дадения тип данни, а преноса се игнорира. При препълване отдолу, резултатът се фиксира на минимална възможна стойност. ММХ технологията се реализира чрез 57 допълнителни инструкции за едновременна обработка на няколко единици данни. Едновременната обработка на 64-битова дума може да съдържа както една единица данни така и 8-еднобитови, 4-двубитови или 2 4-битови данни.

За извършване на съответните операции данните предварително се опаковат в 64-битови

единици.

1. Общи сведения       1997г. Intel® Pentium® MMX (P55C)

Pentium MMX е суперскаларен процесор с 2 конвейера за целочислени операции, независим конвейер за операции с плаваща запетая и диференцирана кеш памет за данни и инструкции. Предлагат се версии с тактова честота 166, 200 и 233 MHz.  

 MMX – това е осъвършенстван процесор Пентиум, в който е изменена системата от инструкции.Сега процесорът може за една стъпка да изпълни няколко действия, които по-рано се налагаше да се разделят на няколко операции.

 Тези нови инструкции са създадени за ускорение на обработката на изображението, звука и видеото. От тук и назването - Multimedia Extension (мультимедийно разширение). Благодарение на ММХ, както казва самата компания Intel в периода на подготовка за пускане на пазара на новия продукт, обработката на графическите, звуковите и видеоданните ще се ускорят едва ли не четири пъти.

                 1997г. Intel® Pentium® MMX (Tillamook) - вариант Pentium MMX за  ноутбук  има намалена мощност. Механически не е бил съвместим с Socket 7, но имал преходник за това гнездо.

2. Архитектурни особености

a)      Супескаларна архитектура;

b)      Динамично предсказване на преходите;

c)      Независим конвейер за операции с плаваща запетая;

d)      Ускорено изпълнение на инструкциите;

e)      Независима кеш памет на първо ниво разделена за данни и инструкции;

f)       Протокол MESI за контрол на записите в L1 кеш за данни;

g)      64 битова магистрала за данни;

h)      контрол по четност за адресната магистрала;

i)        контрол по четност за вътрешната магистрала;

j)        разширена възможност за трасирано изпълнение на инструкциите;

k)      система за наблюдение на производителността;

l)        поддържане на режим SMM ( System Management Mode);

m)    поддържане на режим V86;

n)      средства за поддържане на двупроцесорна архитектура;

o)      интегриран в процесора контролер на прекъсванията.

3. ПОДОБРЕНИЯТА СА СЛЕДНИТЕ:

a)      удвояване на обема на кеш паметта на първо ниво LI – 16 кило байта за инструкции и 16 кило байта за данни;

b)      усъвършенствана система за предсказване на преходите;

c)      разширен капацитет на конвейерите;

d)      удвоен брой междинни буфери за записи в паметта

В архитектурата на Pentium MMX е добавен функционален блок представляващ логика за поддържане на Intel MMX. Същността на ММХ технологията се основа на обработката на няколко данни с една инструкция. Тази техника позволява повишаване на производителността на процесора за широк кръг приложения в областта на мултимедията и комуникациите. За тази цел се въвеждат 57 нови инструкции и 4 нови типа 64 битови данни. ММХ инструкциите се транспортират през целочислените конвейери, затова са добавени нови нива в конвейерите U и V.