SSE4

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SSE4 (pour Streaming SIMD Extensions version 4), aussi connu sous le nom de Nehalem New Instructions (NNI) est un jeu d’instructions supplémentaires pour l’architecture x86. Le jeu complet comprend 54 instructions.

L’annonce de ce nouveau jeu d’instruction fut faite le 27 septembre 2006 à l’Intel Developer Forum d’automne 2006. Ce jeu d’instruction devrait améliorer les performances multimédia, les algorithmes de recherche et de détection, la protection des données (checksum de type CRC) et la vectorisation.

Sous-ensembles SSE4

Le jeu d’instruction SSE4 est constitué de trois sous-ensembles. Deux sont particuliers aux processeurs Intel, et un aux processeurs AMD :

• Le sous-ensemble SSE4.1, introduit dans la micro architecture Penryn, qui comprend 47 instructions.
• Le sous-ensemble SSE4.2, introduit dans la micro architecture Intel Nehalem, qui comprend 7 instructions.
• Le sous-ensemble SSE4a qui comprend 4 instructions.

Les jeux SSE4.x et le jeu SSE4a sont exclusifs. Ainsi, le sous ensemble SSE4a n’est disponible que pour les processeurs AMD, ces derniers ne mettant pas en œuvre les sous ensembles Intel (SSE4.1 et SSE4.2). Les processeurs Intel, quant à eux, ne mettent pas en œuvre le jeu SSE4a.

Nouvelles instructions

À la différence des précédentes implémentations des jeux SSE, le jeu SSE4 présente des instructions n’étant pas spécifiquement dédiées aux applications multimédia.

Ce jeu voit la réapparition d’un opérande implicite pour certaines instructions (cet opérande étant le registre XMM0 en tant que troisième opérande) et la disparition de l’utilisation des opérandes 64 bits (registres MMX) au profit d’opérandes uniquement 128 bits, c’est-à-dire une utilisation exclusive des registres XMM.

Beaucoup de ces instructions profitent d’un atout majeur des architectures Penryn et Nehalem, à savoir le moteur de permutation à un seul cycle (single-cycle shuffle engine).

L’instruction cpuid permet de déterminer si le processeur supporte les instructions.

SSE4.1

Instruction	Description
MPSADBW	Calcule 8 sommes de différences absolues ( |x0-y0|+|x1-y1|+|x2-y2|+|x3-y3|, |x0-y1|+|x1-y2|+|x2-y3|+|x3-y4|, ...); Cette opération est extrêmement importante pour les codecs modernes HDTV[1] et permet de calculer un bloc de différence de 8×8 en moins de 7 cycles. Un bit d’un opérande immédiat de 3 bits indique si y0 .. y11 ou y4 .. y15 doit être utilisé depuis l’opérande destination, les deux autres si x0..x3, x4..x7, x8..x11 ou x12..x15 doit être utilisé depuis l’opérande source.
PHMINPOSUW	Trouve le plus petit mot (16 bits) non signé de l’opérande source et place le résultat dans l’opérande destination (16 bits de poids faible). L’index du mot trouvé dans l’opérande source est placé dans le second mot de l’opérande destination aux bits 16 à 18. Les bits restants de l’opérande destination sont mis à zéro.
PMULDQ	Effectue deux multiplications signées de deux paires d’entiers (32 bits) et sauve le résultat (deux produits de 64 bits) dans l’opérande de destination.
PMULLD	Effectue une multiplication sur des nombres signés et packés : 4 entiers signés de 32 bits (opérande source) multipliés par 4 entiers signés de 32 bits (opérande destination). Le résultat est placé dans la destination.
DPPS, DPPD	Effectue un produit scalaire conditionnel entre deux opérandes de 128 bits. La condition est donnée par un troisième opérande de type immédiat. Le produit est en simple précision pour DPPS et en double pour DPPD.
BLENDPS, BLENDPD, BLENDVPS, BLENDVPD, PBLENDVB, PBLENDW	Effectue une copie conditionnelle d’un registre XMM vers un autre. La copie est basée soit sur un masque binaire donné par un opérande immédiat (mnémoniques sans le 'v' dans le nom) soit sur un masque binaire donné par le registre XMM0 (mnémoniques avec 'v').
PMINSB, PMAXSB, PMINUW, PMAXUW, PMINUD, PMAXUD, PMINSD, PMAXSD	Trouve le minimum ou maximum pour différents types d’opérandes entiers et packés.
ROUNDPS, ROUNDSS, ROUNDPD, ROUNDSD	Arrondis les valeurs d’un registre à virgule flottante en entiers en utilisant un des quatre modes d’arrondi spécifié par un opérande immédiat.
INSERTPS, PINSRB, PINSRD/PINSRQ, EXTRACTPS, PEXTRB, PEXTRW, PEXTRD/PEXTRQ	Extraction et insertion. L’extraction consiste à prendre une partie d’un registre XMM pour la mettre en mémoire, tandis que l’insertion consiste à prendre un contenu mémoire et l’insérer dans un registre XMM.
PMOVSXBW, PMOVZXBW, PMOVSXBD, PMOVZXBD, PMOVSXBQ, PMOVZXBQ, PMOVSXWD, PMOVZXWD, PMOVSXWQ, PMOVZXWQ, PMOVSXDQ, PMOVZXDQ	Extension de signe ou extension à zéro pour des nombres packés vers un type plus grand (correspond peu ou prou à MOVSX ou MOVZX sur l’unité générale).
PTEST	Même chose que l’instruction générale TEST, c’est-à-dire qu’elle change les drapeaux ZF et CF de RFLAGS en opérant une conjonction logique (AND) entre les opérandes. L’instruction arme le drapeau ZF si au moins un des bits est armé (résultat du AND), et le drapeau CF si tous les bits correspondent.
PCMPEQQ	Compare des quadruples mots (QWORDs - 64 bits) en les testant pour une égalité.
PACKUSDW	Convertit des doubles mots (DWORDs - 32 bits) signés en mots (WORDs - 16 bits) non signés avec saturation.
MOVNTDQA	Déplace un double quadruple mot (DQWORD - 128 bits) de la mémoire vers un registre XMM en utilisant un non temporal hint. L’opération n’est effectuée que si la mémoire est de type WC (Write Combining). Cette instruction est par exemple utile pour retrouver un résultat depuis des périphériques attachés au bus mémoire.

Voir aussi

Articles connexes

• SSE
• SSE2
• SSE3
• SSSE3
• SSE5
• AVX

Liens externes

• (en) Papier d’Intel décrivant en détail le jeu SSE4 [PDF]

Références

1. ↑ (en) Motion Estimation with Intel Streaming SIMD Extensions 4 (Intel SSE4), Intel.