MMX в питаннях і відповідях.
В.: Чи можна вважати ММХ стратегічним зміною архітектури процесорів х8б?
О.: Так, це дійсно так. Слід особливо підкреслити, що сьогодні ми є свідками унікальної події, яке вкрай рідко зустрічається в історії обчислювальної техніки. ММХ - найбільш значна зміна архітектури х86, з тих пір, як Intel представила світу перших 32-розрядний 386-процесор у 1985 році. Тепер важливо, щоб і виробники комп'ютерів, і розробники програм швидше освоїли цю нову технологію. Останній раз, коли Intel переглядала архітектуру x86 в такому «інтенсивному дусі», було 11 років тому, але більшість користувачів PC тільки тепер переходить до 32-розрядному програмного забезпечення. Сьогодні Intel хоче, щоб технологія ММХ набагато швидше знайшла своє визнання.
В.: У чому суть технології ММХ?
О.: Завдання мультимедіа, на які орієнтована технологія ММХ, вимагають інтенсивних обчислень над цілими числами. Тому сутність рішення полягала в тому, щоб наростити архітектуру процесорів Pentium новим модулем, націленим на вирішення цієї задачі, - але так, щоб цей модуль був непомітний для вже існуючих програм і операційних систем. При цьому, щоб не порушувати питань сумісності з попередніми поколіннями програм, Intel представила вісім нових регістрів ММХ як логічні регістри, які відображаються на існуючий стек регістрів з плаваючою комою (FPU, співпроцесор). У співпроцесора Pentium є вісім універсальних регістрів для операцій над числами з плаваючою комою, і кожен - шириною 80 бітів. При цьому в описі числа з плаваючою комою використовуються 64 біта для мантиси і 16 бітів для експоненти. Команди ММХ використовують тільки 64-розрядну частину мантиси кожного з регістрів співпроцесора, щоб зберегти операнди ММХ.
Отже, сутність ММХ полягає в появі в процесорах Pentium віртуального еквіваленту восьми нових регістрів і 57 нових команд, які оптимізовані для задач мультимедіа. Такий прийом дає можливість обійтися без радикальної зміни стандартної архітектури х86. Постачальникам операційних систем також не доведеться придумувати нові коди, щоб зберегти стан регістрів ММХ - з точки зору операційної системи вони виглядають так само, як звичайні регістри чисел з плаваючою комою.
В.: За рахунок чого зростає продуктивність систем? О.: Як було зазначено вище, команди ММХ використовують регістри співпроцесора, але являють собою команди цілочисельного типу. Їх 64-розрядні операнди можуть містити вісім упакованих байтів, або чотири упакованих 16-розрядних слова, або два упакованих 32-розрядних подвійних слова, або ж одиночне 64-розрядне слово учетверенной довжини. Тобто різні по довжині дані мультимедіа упаковуються в один 64-розрядне слово, і над ним проводиться якесь загальне дію.
Ця методика називається одиночної командою з множинними даними (SIMD), і орієнтована на алгоритми та типи даних, які характерні для програмного забезпечення мультимедіа. Приклади включають MPEG-декомпресію, оцінку та компенсацію руху (облік зміни зображення в кадрі), перетворення колірного простору, накладення текстури, двовимірну фільтрацію, множення матриць, швидке перетворення Фур'є, дискретне косинус-перетворення і т.д. По суті, те, що об'єднує ці процеси - потенційний паралелізм обчислень. Тому ММХ-команди розроблені насамперед для того, щоб максимально експлуатувати такий паралелізм.
Припустимо, що програма управляє графікою в 8-розрядному кольорі, що найчастіше використовується в іграх. ММХ-команда може упаковувати вісім пікселів в одиночний операнд і обробляти їх разом. Звичайний же ЦП класу х86 може обробляти одночасно тільки один піксель. Програми, що працюють зі звуком або комунікаційні програми в основному використовують шестнадцатіразрядние типи даних, так що одиночна ММХ-команда може зараз обробляти по чотири з таких значення в одному розряді. Однак варто підкреслити, що для реалізації цього алгоритму необхідно окреме програмне забезпечення, оптимізоване для ММХ.
В.: Чи були зроблені будь-які додаткові удосконалення в Pentium ММХ, окрім підтримки нових інструкцій? О.: Так, існує цілий список схемотехнічних і архітектурних змін, які внесені до Pentium ММХ поряд з підтримкою нових інструкцій:

• Збільшений удвічі розмір кеш-пам'яті першого рівня - 16KB для даних і 16К.В для інструкцій.
• Новий блок пророкування розгалужень, запозичений з процесора PentiumPro
• Введена реалізація Return Stack, запропонована IBM
• Збільшена на один крок довжина конвеєра (тим самим Pentium ММХ перейшов в клас суперскалярні суперконвейерних процесорів)
• Проведена робота щодо поліпшення паралельної робота конвеєрів щоб знизити ймовірність виникнення заторів
• Введена можливість виконання двох ММХ - інструкцій за один такт процесора, отже два SIMD інструкції можуть обробити 16 байт даних за один такт.
• Збільшена вдвічі кількість Write Buffers, 4 замість 2.
Завдяки цим змінам, вдалося підвищити на 10% -15% продуктивність роботи навіть звичайних програм, які не оптимізовані для Pentium ММХ (таких, наприклад, як Word, Excel, PageMaker і т.д.). В основному це обумовлено підвищенням розміру первинної кеш-пам'яті в нових процесорах.
В.: Що можна сказати про сумісність ПЗ та процесорів Pentium ММХ? О.: Як підкреслюється в численних документах корпорації Intel, слід говорити про повну сумісність існуючого у користувачів програмного забезпечення при його роботі на ММХ-системах. Навпаки, програмні продукти, розроблені з урахуванням специфіки набору інструкцій ММХ, зовсім необов'язково будуть працювати на звичайних системах з процесором Pentium. Справа в тому, що при запуску цих програм вони спочатку перевіряють наявність у системі процесора Pentium ММХ, і якщо він не виявлений, можуть припиняти свою роботу. Intel делегувала таке право розробникам ПЗ і кожен розробник має право сам визначити, чи хоче він, щоб конкретна версія програми працювала на звичайному «не - ММХ» комп'ютері.
На сьогодні вже розроблено більше десятка програмних продуктів у таких галузях як обробка зображень (Adobe PhotoDeluxe і вітчизняний PictureMan), відеоконференції, і звичайно ж, численні комп'ютерні ігри і мультимедіа-енциклопедії. Судячи із заяв виробників ПЗ, «на підході» більше сотні найменувань програмних продуктів, адаптованих під Pentium ММХ. З повним списком існуючого ПЗ можна ознайомитися за адресою http://mmx.com/mmx/software/ або http://] 93.124.133.131/contents/mmx/software/index.htm.
В.: З яких компонентів складається повноцінна ММХ-система? О.: Для того, щоб створити повноцінну ММХ-систему, необхідно, щоб в комп'ютері були присутні три компоненти:
). Процесор Pentium ММХ,
2. Системна плата, що підтримує процесор Pentium ММХ,
3. Програмне забезпечення, оптимізоване для використання інструкцій процесора Pentium ММХ.
В.: Чим же відрізняється системна плата з підтримкою ММХ від звичайної системної плати для процесорів Intel Pentium? О.: Тут також можна говорити про три відмінності:
• 2 роздільних напруги живлення (2,8 В та 3,3 В), тому що ядро нових процесорів харчується зниженою напругою,
• модифіковане гніздо Socket 7, розраховане на додатковий висновок у процесорів Pentium ММХ (плати, що мають таке гніздо, часто мають назву, що починається з позначення «Р55С ...»),< br /> • спеціально розроблений BIOS, що підтримує ММХ.
Відповідаючи на питання про те, як перевірити, чи підтримує конкретна система технологію ММХ в повному обсязі, представник Intel (Russia) В. Предтеченський відзначив, що якщо такі умови, як наявність самого процесора Pentium ММХ, двох регуляторів напруги живлення і тип гнізда під ЦП на системній платі можна
визначити чисто візуально, то перевірити BIOS на підтримку ММХ можна за допомогою спеціальної утиліти, доступною для копіювання на сайті http://mmx. com.
В.: Які моделі системних плат з підтримкою ММХ існують зараз на ринку?
О.: Як було зазначено представником Intel В. Предтеченський на презентації технології ММХ, що пройшла 22 січня в Москві, в корпорації розроблено 4 моделі системних плат, орієнтованих на підтримку Pentium ММХ. З них зараз серійно випускається і доступна в Росії лише єдина системна плата, що має кодове позначення ТС430НХ. У побуті, серед комп'ютерників, її ще називають TUCSON. До речі, ці плати поставляються в різних конфігураціях. Ті являють собою дуже «просунутий» рішення, оскільки містять інтегрований графічний адаптер S3 ViRGE з 2 МБ пам'яті і апаратною підтримкою 3-мірних ігор і дуже непоганий звуковий адаптер з хвильовим синтезом Yamaha OPL3-SA/OLP4-ML. Докладніше з ТС430НХ Ви можете ознайомитися на врізки до цієї статті.
В.: Хто з покупців найбільш зацікавлений в придбанні комп'ютерів з підтримкою ММХ?
О.: Слід назвати дві великі категорії покупців, які отримають помітну вигоду від застосування нових систем - це в першу чергу домашні користувачі, які орієнтуються на сучасні ігри, перегляд відеофільмів на CD-ROM та комп'ютерні телекомунікації, і друга категорія - професіонали-дизайнери, для яких критично швидкодію комп'ютерів при створенні складних оригінал-макетів в повнокольоровому 24-біт. палітрі. Таке позиціювання обумовлено новими можливостями ММХ-систем щодо підвищення продуктивності роботи з растрової і 3-мірної графікою, компресувати відео і звуком.
В.: Яке значення має підтримка ММХ для звичайної офісної роботи? О.: Як відомо, більшість комп'ютерів у Росії купується для офісної роботи, і як стверджує статистика, найбільш популярними є-офісні програми Microsoft. Взагалі кажучи, додатки найбільш поширеного пакету MS Office 95, ні нового MS Office 97 (Word, Excel, Access і т.д.) не розроблялися прямо для підтримки технологію ММХ. Інша справа, що нова версія Windows 95, відома як Service Release 2 (SR2) і яка буде доступна через OEM-партнерів Microsoft, за твердженням Microsoft розроблена таким чином, що містить підтримку ММХ для драйверів DirectX. Тому продуктивність всіх додатків Windows 95, включаючи офісні пакети, зросте з двох причин: збільшена кеш-пам'яті процесорів Pentium ММХ і більш швидка графіка.
Таким чином, покупці нових систем, які орієнтуються на роботу з бізнес-додатками, - можуть розглядати технологію ММХ як опцію, яка призведе до невеликого підвищення продуктивності (близько 15%) завдяки поліпшень в архітектурі Pentium ММХ, але для цього їм треба купити машину з новою версією Windows 95 і встановленим процесором Pentium ММХ. З іншого боку, відсутність підтримки ММХ не є критичною для ефективності повсякденної роботи в офісах і якщо покупець обмежений у коштах, цілком можна придбати і звичайний Pentium PC,
В.: Як слід вчинити покупцям, щоб придбати новітню систему з Pentium ММХ, і в той же час не затратити дуже великі кошти на комп'ютер?
О.: Сьогодні комп'ютерні технології розвиваються дуже швидко, і зі зрозумілих причин всім покупцям хотілося б купити такий ПК, який не застарів б відразу після моменту його придбання. З іншого - ми знаходимося зараз в самого старту технології ММХ, і повністю укомплектовані системи з підтримкою ММХ досить дороги. Наприклад, вартість лише одного процесора Pentium ММХ з частотою 200 МГц складає більше 500 доларів.
Як показують опитування, більшість же покупців хотіли б, щоб у них сьогодні була можливість придбати нехай і не настільки дорогу машину, але таку, яку через деякий час можна було легко модернізувати у повноцінний ММХ-комп'ютер. І насправді, компромісне рішення тут існує: це так звані «MMX-ready systems», - комп'ютери, готові до роботи з процесором Pentium ММХ і відповідним ПЗ. Конкретний покупець може придбати сьогодні цю систему з менш дорогим процесором, - наприклад, Pentium 75/100/120/133, - і через кілька місяців, коли ціни на процесори Pentium ММХ 166МГц і 200 МГц впадуть до прийнятного рівня, просто замінити звичайний Pentium на Pentium ММХ, зберігши тим самим рівень «сучасності» свого комп'ютера, а свої вкладення - від знецінення. Що стосується конкретних цін на системні плати для процесорів Pentium ММХ, то цю інформацію читачі можуть знайти на врізки до цієї статті.
В.: Чи будуть ММХ-системи та програмні продукти мати свій логотип?
О.: Щоб майбутні покупці могли відрізнити комп'ютери і програмні продукти, що підтримують технологію ММХ, був розроблений новий логотип. Системи, створені на основі мікропроцесора Pentium з технологією ММХ, можна буде впізнати за наявності трикутної «капелюшка» у верхньому лівому куті добре відомої емблеми «Intel Inside ® Pentium processor». Цей новий апаратний логотип ліцензований виробниками систем - учасниками програми Intel Inside. Розфарбовані в кольори веселки «капелюшок» з буквами «ММХ» символізує розширені можливості як комп'ютера, так і програмного забезпечення. У рамках нової програми цей логотип зараз ліцензується незалежними розробниками програмного забезпечення, щоб його можна було застосовувати для маркування ПЗ, в якому реалізовані всі переваги, що надаються технологією ММХ корпорації Intel. Новий логотип допоможе покупцям при придбанні програмного забезпечення, що відповідає новим апаратних засобів.
В.: Які ще моделі процесорів Pentium ММХ незабаром будуть випущені на ринок?, '
О.: Ще в продажу оголошені дві моделі процесора Р55С - з тактовими частотами 166 МГц та 200 МГц. За відомостями з російського представництва Intel, протягом найближчих 3-4 місяців на ринку з'являться і молодші моделі Pentium ММХ з частотами 150 МГц і 133 МГц, що найбільш важливо для покупців домашніх ПК. За деякими публікаціями, можливо, що в другій половині року буде випушен Pentium ММХ з тактовою частотою 233 МГц.
В.: Яке майбутнє процесорів типу х86 з точки зору підтримки технології ММХ?
О.: У 1997 році Intel планує інтегрувати технологію ММХ у всі нові процесори класу х86, включаючи майбутні модифікації процесорів Pentium Pro, відомі як Klamath і Deschutes. До 1998 року, ММХ, цілком ймовірно, буде таким же стандартним елементом архітектурі х86, як це трапилося з розширенням 32-розрядних команд, доданих до 386-м ЦП більш ніж десяток років тому.
У 1997 році Intel планує вдосконалити рівень виробничих процесів, перейшовши з 0. 35-micron БіКМОП (BiCMOS)-технології на 0.28-(для Klamath) і 0.25-micron (для Deschutes) техпроцеси КМОП (CMOS). Klamath і Deschutes будуть підтримувати ММХ як стандартне розширення архітектури. Планується, що перша Klamath будуть працювати на частоті 200 або 233 МГц, пізніше - до 266 МГц. Deschutes відразу стартує з 300 МГц, а пізніше перші з процесорів класу х86 подолає трьохсот-мегагерцовим бар'єр, працюючи на частоті 333 МГц.
Далі слід Р7, представник сьомого покоління процесорів Intel х86, відомий сьогодні як Intel Merced. Процесор Intel Merced, плід партнерства Intel з Hewlett-Packard, розширить 32-розрядну х86-архітектуру до 64 бітів і представить реалізацію нової системи команд. Ця архітектура, якою «подарований титул» 1А-64, буде як і раніше, сумісна з існуючою архітектурою х86, точно також як 32-розрядна архітектура, - 386, 486, Pentium, Pentium Pro, - сумісна з шестнадцатіразряднимі 286, 8086, і 8088 . Intel стверджує, що інструкції ММХ будуть у складі 1А-64.
В.: За допомогою яких тестів можна перевірити продуктивність ММХ-систем?
О.: Оскільки звичайні широко поширені тести (включаючи популярні Winstone 97 і WinBench 97) не можуть адекватно відобразити зростання швидкодії ММХ-систем, корпорація Intel розробила Intel Media Benchmark (комплексний тест графіки та мультимедіа). Intel Media Benchmark вимірює продуктивність процесорів, що виконують алгоритми, реалізовані в системах мультимедіа. Цей тест містить програми відтворення аудіо та відео, обробки зображень, оцифровки звуку з різними частотами дискретизації, а також програми роботи з тривимірною геометрією.
Детальніше познайомитися з описом на Intel Media Benchmark і отримати копію цих тестів можна на сайті Web
http://l 93.124.133.131/contents/procs/perf/doc/htmi/mmxbrief.htm ^ unix I. Єдине, про що необхідно попередити читачів: обсяг архівного файлу Intel Media Benchmark становить 20 МБ, але на зазначеній сторінці Web ecть і вepcія архіву, розділена на декілька більш дрібних частин, що зручно для завантаження за допомогою модему
В.: У чому відмінність технологій ММХ і NSP? О.: Не дивлячись на те, що обидві технології, запропоновані Intel, - ММХ і NSP (Native Signal Processing), - переслідують одну і ту ж мету, вони докорінно відрізняються за своєю ідеєю. Мета цих технологій - перенесення тяжкості операцій з потоками мультимедіа зі спеціалізованих адаптерів мультимедіа на центральний процесор Pentium, що дозволяє виключити або знизити потребу в дорогих сигнальних процесорах DSP (Digital Signal Processor).
Першою була розроблена і запропонована технологія NSP (1995 р.), суть якої полягала в реалізації таких апаратних рішень адаптерів мультимедіа, які представляли б якісь урізані, а тому недорогі копії повноцінних відеобластеров, фрейм-граббер тощо, включаючи навіть звукові адаптери. У них, при збереженні інтегральних мікросхем введення/виводу, посилення, аналого-цифрового перетворення і пр., не було б сам сигнальний процесор, роль якого мав би виконувати Pentium. Зі зрозумілих причин, це вимагало б перегляду номенклатури виробів цілої галузі, зачіпало інтереси тисяч компаній-виробників периферії та 1ТО, а тому був зустрінутий ними без особливого натхнення. Тому NSP так і не вийшла за рамки дослідницького проекту, хоча про цю технологію багато писали і навіть представляли деякі прототипи рішень. У певному сенсі ММХ - це спадщина NSP, тільки реалізоване на іншому рівні, за рахунок з'єднання нових інструкцій процесора і програмних додатків, спеціально підтримують розширені можливості процесорів Pentium ММХ.