浮点数

a870861633

#### X87（第一代）
vs系列需要选择使用x87
否则默认使用SSE2


FPU: 8个80位浮点寄存器（数据），16位状态寄存器，16位控制寄存器，16为标识寄存器。
     使用FPU指令对这些寄存器进行操作，这些寄存器构成一个循环栈，st7栈底，st0栈顶，
     当一个值被压入时，被存入st0，原来st0中的值被存入st7




| 指令|含义 |例子|
|-------|------|------|
| fld | 将浮点值压入寄存器栈，源操作数可以是ST(i)或内存地址|fld b、fld st(1)|
| fld1 | 将浮点值1压入寄存器栈|fld1|
| fldz | 将浮点值0压入寄存器栈|fld0|
| fadd | 源操作数和目标操作数相加源操作数可以是内存地址或者FPU寄存器，目标操作数必须是FPU寄存器|fadd st(0),st(1)|
| faddp | ST(i)和ST(0)相加，计算结果存入ST(0)中|faddp st(1), st(0)|
| fstp | 拷贝ST(0)到ST(i)或内存位置，并且进行弹栈操作|fstp ret|




使用例子加法代码
```c
    float a = 3.14f;
    float b = 1.14f;
    int ret1;
    float ret2;
    __asm
    {
        //
        fld a
        fld b
        fld st(1)
        //fadd st(0),st(1)
        faddp st(1), st(0)
        //fistp  ret1
        fstp  ret2
    }
```




#### MMX（并行）


MMX: 将8个FPU寄存器重命名为8个64位MMX寄存器，即mm0到mm7。取消了栈结构。
     57条MMX指令，加快了整形浮点运算，但是对于复杂浮点运算无帮助




有符号饱和模式 127+1=127
无符号饱和模式 255+1=255
环绕模式      255+1=255




| 指令|含义 |例子|
|-------|------|------|
| movd | 复制MMX寄存器中的低位双字到一个通用寄存器或内存中，也可以把通用寄存器或内存中的数据复制到MMX寄存器的低位双字中|movd mm0,a movd b,mm0|
| movq | 把一个MMX寄存器的内容复制到另一个MMX寄存器中，这个指令也能被用来把一个内存区域中的内容复制到一个MMX寄存器中，或者把MMX寄存器中的内容复制到内存中|movq mm0,a movq b,mm0|
| paddb | 用mmx里面的一字节分别加|paddb mm0,mm1|
| paddsb | 有符号饱和模式、用mmx里面的一字节分别加|paddsb mm0,mm1|
| paddusb | 无符号饱和模式、用mmx里面的一字节分别加|paddusb mm0,mm1|


```c
  char ary1[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 };
  char ary2[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 };
  char ary3[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 };
  __asm
  {
    movq  MM0, ary1
    movq  MM1, ary2
    paddb MM0, MM1   //环绕
    paddusb MM0, MM1 //饱和
    }
```
执行结构很容易看到是分别按字节并行加的 1+1=2 2+2=4 ....




**C语言使用MMX指令**
+ 首先包上头文件#include <mmintrin.h> //MMX指令集
进头文件看指令都封装成函数了
```c
void mmx_add(char *ary, int size)
{
  __m64 sum;
  sum.m64_i64 = 0x0101010101010101L;


  __m64 *p = (__m64 *)ary;
  for (int i = 0; i < size; i++)
    _m_paddb(p, sum);
}
```
#### 3DNOW
AMD才有的指令
被intel SSE所取代


#### SSE


8个128位寄存器（从xmm0到xmm7），MXSCR寄存器，EFLAGS寄存器，专有指令（复杂浮点运算）
并且 MMX是xmm的低64位


SSE的发展：
SSE SSE1  SSE2  SSE3 SSE4 SSE4.1 SSE4.2 SSE5.0(AVX)


SSE指令
  SSE: MOVSS ADDSS ADDSD  ADDPS  ADDPD


头文件：
    #include <xmmintrin.h>  //sse
    #include <emmintrin.h>  //sse2
    #include <pmmintrin.h>  //sse3








```c
float sse_add(float *ary, int size)
{
  __m128 sum = { 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f };
  __m128 *p = (__m128*)ary;
  for (int i = 0; i < size; i++)
    sum = _mm_add_ps(sum, p);


  return sum.m128_f32[0] + sum.m128_f32[1] + sum.m128_f32[2] + sum.m128_f32[3];
}
```
#### VAX（SSE 5.0）


//AVX: VMOVSS VADDSS
```c
#include <intrin.h>    //all
#include <immintrin.h>  //avx
```


```c
float avx_add(float *ary, int size)
{
  __m256 sum = { 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f };
  __m256 *p = (__m256*)ary;
  for (int i = 0; i < size; i++)
    sum = _mm256_add_ps(sum, p);


  return sum.m256_f32[0];
}


```