流指令扩展指令集SSE解析：CPU的兴奋剂

来源：电脑报作者：出处：巧巧读书 2008-01-29 进入讨论组

演进：逐步扩充的帝国

　　MMX发布于1997年，一共57条指令，除了emms、movd和movq这3个指令，其他所有的MMX指令都以字母p开头。MMX指令与FPU（浮点运算器）使用同样的8个通用寄存器，准确说是借用了FPU每个寄存器的前64位，这样MMX指令一次最多可以处理8个字节或者4个字节或者2个双字节或者1个4字节的数据，理论上可以将运算速度最高提高8倍。

　　MMX与FPU共用寄存器证明了Intel的短视，因为如果FPU要使用寄存器，MMX这时必须暂时退出，等FPU用完之后才能恢复原状。加上早期Intel处理器具有很强的浮点运算能力，游戏开发者都喜欢采用浮点运算，冲突的结果就是MMX的作用大打折扣，甚至有时还会造成性能的瞬间剧降。

　　Intel没有沿用MMX的称呼，1999年的Pentium Ⅲ处理器上指令集改称SSE。SSE采用了单独的寄存器，解决了与FPU冲突的问题。8个128位单独的SSE寄存器，支持同时处理 4 个单精度浮点数，能够同时处理的数据比64位的MMX翻了一番。SSE一共有70条指令，进一步提升了CPU多媒体处理能力。也从这时开始，SSE的名称固定了下来。

SSE指令集在不断地扩充

　　伴随Pentium 4而来的SSE2（2000年）,从144个指令数目来看，简直就是一场大跃进。SSE2主要加入 64 位双精度浮点数及整型运算指令，以及加入处理器对 Cache 的控制指令以减低延迟。另外也可以简单地理解，就像可调用的函数，增加的新指令数目越多，SSE2能发挥作用的场合也越多。架构上SSE2相比SSE并无大的进步，仍然是8个128位寄存器，主要的增强的方面在于SSE2可以处理双精度浮点数。

　　Pentium 4是Intel的黄金时期，也是生命周期最长的CPU产品。因此直到2004年发布Prescott核心的Pentium 4处理器，SSE家族才又添新丁SSE3，而这时SSE指令集已经是名满天下。这一次SSE3只有13个指令，主要特点是加入了水平式寄存器整数运算，可对多个数值同时进行加法或减法运算，令处理器能大量执行 DSP 及 3D 一类的运算。浮点数转换成整数而不须要进行运算模式切换，避免模式切换时导致其他执行线程被延误，降低系统运算效能。其中为了利用HT超线程技术，特别增加了monitor 和mwait这两个指令。

　　2006年Intel酷睿处理器上的SSSE3（Supplemental Streaming SIMD Extension 3）指令集，命名让很多人都感到奇怪，甚至觉得应该叫SSE4才对。后来发现这种说法还是有依据的，SSSE3新增的16 条指令，原本计划收录在 SSE4 指令集中，后来Intel才决定提前发布。这16条指令进一步增强 CPU了在多媒体、图形图像和 Internet 等方面的处理能力。

　　随着Penryn处理器到来的SSE4，被视为继 2001 年以来最重要的多媒体指令集架构的改进，除扩展 Intel 64 指令集架构外，还加入有关图形、视频编码及处理、三维成像及游戏应用等指令，指令涉及音频、图像和数据压缩算法的应用程序大幅受益。不过，SSE4 将分为 4.1 版本及 4.2 版本，4.1 版本共新增 47 条指令，主要针对向量绘图运算、3D游戏加速、视频编码加速及协同处理加速动作。下一代 45 nm的Nelahem处理器将会追加 SSE 4.2 版本，合共 54 条指令。

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