MMX技术先睹为快
多媒体与其说是复杂的技术,倒不如说是海量数据。由于多媒体的这个特点,要求计算机的CPU具有海量处理能力,这一方面可以从提高速度入手,另一方面就是采用新技术。于是,擅长处理具有计算密集型循环运算特点的多媒体数据的MMX技术便应运而生。
MMX是英文MultiMedia eXtension(多媒体扩展)的缩写。英特尔在96年3月份正式公布了MMX技术的细节后,又于同年11月份在美国LasVegas展出了代号为P55C、包含MMX技术的Pentium处理器,并在97年1月9日正式向全球推出基于MMX技术的166MHz和200MHz的Pentium芯片,97年三月份推出基于MMX技术的233MHz的Pentium Pro芯片。
MMX技术是英特尔公司针对X86微处理器体系结构的一次重大扩充,使同多媒体相关任务的综合处理能力提高了15~ 2倍,她不仅是英特尔自i386面世以来对英特尔CPU体系结构的一次显著改进,同时也是英特尔对多媒体数据处理等专用芯片及功能板卡的一次强力挑战。
作为芯片设计领域最新技术的MMX具有以下一些要点:
#2 (1)单指令多数据技术
英特尔为MMX技术设计了一组基本的、通用的整型指令集,以满足各种多媒体和通讯应用的需要。其中最基本的是单指令多数据(即SIMD)技术。该技术允许利用任何新增加的单个指令处理多组数据,同时提供并行处理机制,包括CPU能够一次存取64位的MMX寄存器等。Intel公司用一个比方来说明SIMD的功能:召集全团,告诉全团一个“关于脸”的事,或由团长逐个找士兵告知,哪一个快些?这种多媒体性能的优化特别有利于诸如活动图象压缩与还原等实时运行的应用程序。
#2 (2)借用寄存器
将CPU中8个浮点运算单元(FPU)重新命名为8个MMX寄存器,即将8个80位的FPU中用以存取尾数的64位映射为8个64位的MMX寄存器,因而在物理上不需要增加新的寄存器。虽然在执行MMX指令时少了8个浮点寄存器,但却免除了设置新的CPU状态的麻烦,这样,现有的操作系统和应用软件无需作任何修改即可运行于具有MMX的CPU上,保证了向下兼容。
#2 (3)增加新指令
增加了57个MMX指令,包括9个数学运算指令、2个数据比较指令、4个压缩数据还原指令、4个逻辑运算指令、3个移位指令、1个数据转换指令和1个FP/MMX状态转换指令以及分支指令等。这些指令都具有一些各自的独特功能。例如分支指令能够利用掩码和位比较在多个操作数中执行逻辑操作,从而达到没有延时的分支效果等等。
#2 (4)采用新的数据类型
新的数据类型包括压缩型字节、压缩型字、压缩型双字和压缩型四字,他们都是压缩的定点整数类型,可以将多个整型机器字压缩到8个64位的MMX寄存器中。将64位数据置于单个寄存器中,使MMX CPU可以同时处理8个字节的数据,这有利于加速计算密集型的循环运算。
由于采用MMX技术的CPU中实际上并没有增加新寄存器,而是借用了8个浮点运算寄存器,于是导致MMX技术的固有缺陷,诸如不能加速所有应用软件的运行速度、多任务环境中可能会出现计算错误以及软件版本需要多样化等等。
值得庆幸的是,英特尔公司在推出相应的MMX CPU的同时也承诺逐步解决上述问题。加之在MMX的实现上,兼容厂商将采取不同的技术(例如Cyrix的具有MMX技术的M2芯片在进行FP/MMX状态切换只需要一个时钟周期,而P55C则需要50个周)。所以对于用户而言,MMX技术的前景是十分乐观的。据权威媒体报道,MMX技术将提高各种类型软件的性能,例如将使现有的非MMX版本的程序性能提高10%~20%,使视频软件性能提高50%,使声音软件性能提高150%,使图象过滤软件性能提高300%,使语音识别软件性能提高100%,使电视会议软件性能提高125%等等。
在英特尔公司发布MMX奔腾处理器(P55C)的当日,国内的长城、方正、联想集团也推出了基于MMX CPU的产品样机。
长城公司推出的是应用于商业市场的金长城S700 5166 ATXm和针对家用市场的S700 5166 MTVm。其中金长城S700 5166 ATXm商用电脑直接采用ATX技术规范,基本配置为32MB内存、2GB硬盘、12速CD-ROM驱动器、支持三维图形的显示卡、336Kbps FAX/MODEM卡、15英寸平面直角显示器和Windows 95中文操作系统。金长城S700 5166 MTVm多媒体电脑同样基于ATX技术规范,其基本配置包括16MB内存、16GB硬盘、10速CD-ROM驱动器、支持三维图形加速/电视输出二合一显示卡、电视/视霸二合一卡(支持数字录像)、33.6Kbps FAX/MODEM与三维环绕立体声/语音信箱四合一卡、卡拉OK混响/功率放大器、多功能遥控器、15英寸平面直角显示器、高保真立体声音箱、麦克风和Windows 95中文操作系统。
北大方正发布的FP+S系列将采用166MHz、200MHz的P55C,FP+5166S将配备16M内存、1.1GB硬盘、256K L2 Cache;FP+5200S则将配备32M内存、2GB硬盘和256K L2 Cache。改善后的系统将使多媒体图形图象和通讯处理得到进一步支持。
联想集团推出的两款新机型是联想逐日5/166MHz和5/200MHz。其整机性能比原机型提高10%以上,配置也做了相应的改进:预装了针对MMX优化的Windows 95操作系统,充分利用了P55C内置的57条多媒体指令,提高了整体运行速度;随机配有高速33.6Kbps FAX/MODEM卡,配合Internet网络应用;高速大容量的2GB硬盘;512KB的二级高速缓存,配合快速的Pentium/MT CPU可充分满足新的应用环境的最高要求;具有3D图形加速功能的显示卡,为用户提供全新的视觉感受;随机配有12倍速光驱以及为节省系统资源而设计的PS/2鼠标。
MMX技术的出现,为多媒体技术的应用开拓了更为广阔的前景。事实上,处理器发展二十多年来,要单纯在晶体管数和频率上提高,也不是无止境的。如果不是以MMX去突破传统处理器的发展, 可能每一代新推出的处理器,性能只能作有限度的提升,Pentium Pro的发展和市场反应就带出了这个问题。
MMX声称可以代替部分硬件功能,在今日来说可以说得通,但到了MMX成为主流处理器 后的某一天,更加高的工作要求,例如更快的通讯效率,更复杂的图象显示,更新的硬件又会出笼。否则英特尔也不会这么快便透露明年初推的MMX2。