FMA x86

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FMA x86 ist eine Befehlssatzerweiterung für Mikroprozessoren von Intel und AMD zur Unterstützung der Fused-Multiply-Add-Technik (FMA). Von AMD erfolgte hierzu erstmals eine Umsetzung in den „Bulldozer“-CPUs. Intel setzte dies erst in den Haswell-Prozessoren ein.

Es gibt zwei nicht miteinander kompatible Ausführungen, FMA4 und FMA3:

  • FMA4 ist die vollwertige Version, die eine Operation der Form erlaubt;
  • FMA3 erfordert dagegen, dass das Zielregister eines der Operandenregister ist, und dieser dadurch überschrieben wird.

Neue Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

FMA erweitert die Möglichkeiten zu Vektoroperationen und kann als Erweiterung der AVX-Befehle gesehen werden.

Neue Instruktionen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

CPUs mit FMA4[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Intel hat FMA4 nicht implementiert.
  • AMD hatte FMA4 implementiert:
    • AMD-Bulldozer-basierte Prozessoren (AMD FX), Q4/2011
    • Piledriver-basierte Prozessoren (AMD FX, Trinity und Richland APUs), Q2/2012
    • Steamroller-basierte Prozessoren (4. Generation A-Serie-Prozessoren, Kaveri-APUs) Q1/2014
    • ab der Zen-Mikroarchitektur (Q1/2017) ist FMA4 nicht mehr implementiert
Mnemonic Operanden Operation
VFMADDPDx xmm, xmm, xmm/m128, xmm/m128 a = b∙c + d
VFMADDPDy ymm, ymm, ymm/m256, ymm/m256
VFMADDPSx xmm, xmm, xmm/m128, xmm/m128
VFMADDPSy ymm, ymm, ymm/m256, ymm/m256
VFMADDSD xmm, xmm, xmm/m64, xmm/m64
VFMADDSS xmm, xmm, xmm/m32, xmm/m32

CPUs mit FMA3[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Intel
    • Alle Intel-Core-i-Prozessoren ab der Haswell-Mikroarchitektur (4. Generation Core i-Prozessoren)
  • AMD
Mnemonic Operanden Operation
VFMADD132PDy ymm, ymm, ymm/m256 a = a∙c + b
VFMADD132PSy
VFMADD132PDx xmm, xmm, xmm/m128
VFMADD132PSx
VFMADD132SD xmm, xmm, xmm/m64
VFMADD132SS xmm, xmm, xmm/m32
VFMADD213PDy ymm, ymm, ymm/m256 a = b∙a + c
VFMADD213PSy
VFMADD213PDx xmm, xmm, xmm/m128
VFMADD213PSx
VFMADD213SD xmm, xmm, xmm/m64
VFMADD213SS xmm, xmm, xmm/m32
VFMADD231PDy ymm, ymm, ymm/m256 a = b∙c + a
VFMADD231PSy
VFMADD231PDx xmm, xmm, xmm/m128
VFMADD231PSx
VFMADD231SD xmm, xmm, xmm/m64
VFMADD231SS xmm, xmm, xmm/m32

Anwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Nützlich für gleitkommaintensive Berechnung, vor allem im Multimedia-, wissenschaftlichen oder Finanzberechnungen. Ganzzahloperationen sollen später folgen.
  • Erhöht Parallelität und Durchsatz von Gleitkomma-SIMD-Berechnungen
  • Verringert die Registerlast durch nicht destruktive Vier-Operanden-Form (im Fall von FMA4)