Типы машинных арифметик

ЭВМ может обрабатывать информацию, представленную в различных формах и предполагающую различные виды обработки. Часто говорят о типах "арифметик", реализованных в процессоре. Процессоры имеют стандартный набор команд, в который входят команды управления системой, команды управления ходом выполнения программы, команды пересылок, команды ввода-вывода и команды логической и арифметической обработки данных. Современные процессоры имеют наборы команд не менее четырех "арифметик":

· команды обработки числовых данных в форме с фиксированной запятой (точкой). Этот набор команд является базовым, определяющим универсальность средств обработки,

· команды обработки числовых данных в форме с плавающей запятой (точкой). Этот набор команд специализирует процессор на выполнение инженерных расчетов,

· команды обработки символьной информации,

· команды обработки десятичных чисел.

Последние два набора команд специализируют процессор на решение экономических задач, обработку символьной информации (обработку записей) и функции управления внешними объектами.

Часто для разных "арифметик" используются отдельные исполнительные устройства. Обычно для обработки числовой информации с фиксированной и плавающей точкой используются отдельные устройства с шириной обработки 16, 32, 64 бита, а для информации с плавающей точкой - даже до 128 бит. Обработка символьной информации и десятичных чисел производится на устройствах с последовательной обработкой (цифра за цифрой, символ за символом).

Некоторые процессоры содержат дополнительное устройство обработки числовой информации с фиксированной запятой, специально адаптированное для вычисления адресов операндов в памяти по адресным компонентам. Это адресная арифметика.

В последнее время процессоры стали оснащаться средствами мультимедиа – командами MMX. Это расширение архитектуры процессоров Intel, предназначенное для повышения быстродействия и качества работы мультимедиа-программ, таких как видео, графика, анимация и воспроизведение звука.

Собственно технология MMX – это 57 специфичных векторных команд. Модель обработки векторных команд – SIMD (single instruction, multiple data – одна команда, много данных). Такая модель повышает производительность программ, поскольку одна команда обрабатывает несколько элементов данных одновременно.

В МП Pentium III технология MMX распространена и на команды с плавающей запятой (SSE – Streaming SIMD Extensions). Строго говоря, первенство в использовании подобных команд принадлежит корпорации AMD (расширение 3DNow, для МП K6). Это команды поддержки трехмерной графики.

В МП Pentium IV реализовано второе поколение потоковых команд ОКМД – команды расширения SSE2 (Streaming SIMD Extensions 2) – набор из 144 команд SSE2, поддерживающий новые форматы упакованных данных с использованием 128-битовых регистров (XMM-регистров) как при операциях с плавающей запятой, так и при операциях с фиксированной запятой.

Вопросы для самопроверки:

1. Четыре основных типа арифметик, реализуемых в современных ЭВМ.

2. Понятие адресной арифметики.

3. Характеристики операций команд ММХ и расширения SSE2.