FMA

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 15. juli 2021; checks kræver 6 redigeringer .

FMA ( eng.  Fused Multiply-Add , multiplikationsaddition med enkelt afrunding) er et sæt valgfri 128- og 256-bit SIMD - instruktioner til x86- og x86-64-arkitekturer , designet til at udføre multiplikations-additionsoperationen på tal i flydende- punktformat komma.

Der er to muligheder for udvidelser, der tilføjer FMA-instruktioner:

• FMA4 er blevet understøttet af AMD -processorer siden Bulldozer -arkitekturen . FMA4 blev implementeret før FMA3, men AMD droppede efterfølgende understøttelsen af ​​denne udvidelse. Dette blev upraktisk, fordi Intel ikke implementerede FMA4 i deres processorer.
• FMA3 er understøttet af Intel-processorer siden Haswell- arkitekturen og af AMD-processorer siden Piledriver- arkitekturen .

Funktioner

FMA3 og FMA4 instruktionerne har næsten identisk funktionalitet, men de er ikke kompatible. Begge indeholder SIMD multiplic-add-instruktioner til flydende kommatal. Deres support i compilere vil tage noget tid.

Kompatibilitetsproblem

Forskellen mellem FMA3 og FMA4 er, hvor mange forskellige operander instruktionen har - 3 eller 4. FMA-operationen er:

4-operandformen (FMA4) tillader a, b, c og d at være i forskellige registre, mens 3-operandformen (FMA3) kræver, at d er i et af de samme registre som a, b eller c. 3 operandformen gør koden kortere og nemmere at implementere i hardware, mens 4 operandformen giver mere programmeringsfleksibilitet.

FMA3

Processorer med FMA3-understøttelse

• Intel
  • Intel introducerede en hardwareimplementering af FMA3 i processorer baseret på Haswell-arkitekturen i 2013.
• AMD
  • AMD-processorer modtog FMA3-understøttelse i Bulldozer- og Piledriver-arkitekturerne i 2012. [1] [2] .

Nye FMA3 instruktioner

Instruktion	operander	Operation
VFMADD132PDy, VFMSUB132PDy	ymm, ymm, ymm/m256	a = a c ± b
VFMADD132PSy, VFMSUB132PSy
VFMADD132PDx, VFMSUB132PDx	xmm, xmm, xmm/m128
VFMADD132PSx, VFMSUB132PSx
VFMADD132SD, VFMSUB132SD	xmm, xmm, xmm/m64
VFMADD132SS, VFMSUB132SS	xmm, xmm, xmm/m32
VFMADD213PDy, VFMSUB213PDy	ymm, ymm, ymm/m256	a = b a ± c
VFMADD213PSy, VFMSUB213PSy
VFMADD213PDx, VFMSUB213PDx	xmm, xmm, xmm/m128
VFMADD213PSx, VFMSUB213PSx
VFMADD213SD, VFMSUB213SD	xmm, xmm, xmm/m64
VFMADD213SS, VFMSUB213SS	xmm, xmm, xmm/m32
VFMADD231PDy, VFMSUB231PDy	ymm, ymm, ymm/m256	a = b c ± a
VFMADD231PSy, VFMSUB231PSy
VFMADD231PDx, VFMSUB231PDx	xmm, xmm, xmm/m128
VFMADD231PSx, VFMSUB231PSx
VFMADD231SD, VFMSUB231SD	xmm, xmm, xmm/m64
VFMADD231SS, VFMSUB231SS	xmm, xmm, xmm/m32

Ud over hovedinstruktionerne i tabellen indeholder FMA3-udvidelsen en række instruktioner, der tilhører følgende grupper:

• VFMADDSUB - multiplikation og alternerende addition og subtraktion (subtraktion på lige positioner, addition - på ulige);
• VFMSUBADD - multiplikation og alternerende subtraktion og addition (addition på lige positioner, subtraktion - på ulige);
• VFNMADD - multiplikation taget med det modsatte fortegn og addition;
• VFNMSUB - multiplikation taget med modsat fortegn og subtraktion.

FMA4

Processorer med FMA4-understøttelse

• AMD
  • AMD implementerede først FMA4-understøttelse i Bulldozer-arkitektur-processorerne, som blev introduceret i oktober 2011 [3] , og Piledriver-arkitekturen understøtter også FMA4 [4] .
  • Fra og med Zen-mikroarkitekturen (2017, Ryzen , EPYC-mærker) stoppede AMD med at understøtte FMA4 [5] [6]
• Intel
  • Fra 2013 understøtter Intel-processorer ikke FMA4, og det er uvist, om Intel vil understøtte FMA4 i fremtiden.

Nye FMA4 instruktioner

Instruktion	operander	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

Historie

Inkompatibiliteten mellem Intels FMA3 og AMDs FMA4 skyldes, at begge virksomheder har ændret deres planer uden at blive enige om kodningsdetaljer med hinanden. AMD ændrede planer fra FMA3 til FMA4, mens Intel ændrede planer fra FMA4 til FMA3, næsten på samme tid.

Kompilerunderstøttelse

Forskellige compilere tilbyder forskellige niveauer af FMA-understøttelse.

• GCC 4.5.0 understøtter FMA4 med -mfma4 [7] .
• GCC 4.7.0 understøtter også FMA3 med -mfma.
• Microsoft Visual C++ 2010 SP1 understøtter FMA4. [otte]
• Microsoft Visual C++ 2012 understøtter FMA3.
• PathScale understøtter FMA4 med -mfma.
• Open64 5.0 har "begrænset support".
• AMD x86 Open64 Compiler Suite understøtter FMA3 og FMA4 siden version 4.5.2 [9] .
• Intel-kompilere understøtter kun FMA3.

Support i monterere:

• NASM modtog understøttelse af FMA3 i version 2.03 og FMA4 i version 2.06.
• YAsm understøtter FMA3 og FMA4 siden version 1.1.0.
• FASM understøtter både FMA3 og FMA4.

Se også

• Multiplikation-Addition

Noter

1. ↑ At finde en balance . Dave Christie, AMD-udviklerblogs (7. maj 2009). Hentet: 8. maj 2009. (ubestemt)  (ikke tilgængeligt link)
2. ↑ Maffeo, Robin AMD og Visual Studio 11 Beta . AMD. Hentet: 8. december 2013. (ubestemt)  (utilgængeligt link)
3. ↑ AMD64 Architecture Programmer's Guide. Bind 6. 128-bit og 256-bit XOP, FMA4 og CVT16  instruktioner . AMD (1. maj 2009). Hentet 7. december 2013. Arkiveret fra originalen 20. maj 2009.
4. ↑ Nye instruktioner i "Bulldozer" og "Piledriver".  Et skridt fremad i højtydende softwareudvikling . AMD (oktober 2012). Dato for adgang: 7. december 2013. Arkiveret fra originalen 7. januar 2013.
5. ↑ [1] Arkiveret 14. september 2017 på Wayback Machine "Men da Zen er et rent ark-design, er der nogle instruktionssætudvidelser fundet i Bulldozer-processorer, der ikke findes i Zen/znver1. De, der ikke længere er til stede, inkluderer FMA4 og XOP."
6. ↑ [https://web.archive.org/web/20160304033017/https://sourceware.org/ml/binutils/2015-03/msg00078.html Arkiveret 4. marts 2016 på Wayback Machine Gopalasubramanian, G - [PATCH ]tilføj znver1-processor]
7. ↑ GCC 4.5 er ude (downlink) . Hentet 7. december 2013. Arkiveret fra originalen 13. december 2013. (ubestemt) 
8. ↑ Indlejrede FMA4-objekter tilføjet i Visual Studio 2010 SP1 . Hentet 7. december 2013. Arkiveret fra originalen 16. december 2013. (ubestemt)
9. ↑ Nyt i x86 Open64 Compiler Suite v4.5.2 . Arkiveret fra originalen den 13. november 2013. (ubestemt)

Links

x86 processor instruktionssæt
Intel	MMX SSE SSE2 SSE3 SSSE3 SSE4 ( SSE4.1 SSE4.2 ATA ) AES AVX FMA Intel MPX
AMD	3DNu! SSE4a SSE5 AVX FMA AES xop
Cyrix	MMXEXT