Pentium III处理器的单指令多数据流扩展指令（3）

概要 :

随着Intel Pentium III处理器的发布，给程序设计人员又带来了许多新的特性。利用这些新特性，程序员可以为用户创造出更好的产品. Pentium III和Pentium III Xeon(至强处理器)的许多新特性，可以使她能够比Pentium II和Pentium II Xeon处理器有更快的运行速度，这些新特性包括一个处理器序列号(unique processor ID)和新增SSE处理器指令集,这些新的指令集就像Pentium II在经典Pentium的基础上添加的MMX指令集.

1. Data Swizzling

要利用Pentium III处理器SSE指令的加速功能也是要有一定的代价的.因为SSE指令只能操作她定义的新数据类型(128位).如果应用程序使用自己的数据类型格式,那么在进行SSE指令操作之前要将他转换为这种新数据类型,操作完成之后又要把他转换回来.

这种把一种数据格式转换到另一种数据格式的操作就称为"data swizzling".

这种转换是需要时间和耗费处理器核心周期的.如果一个应用程序频繁的进行数据格式转换,处理器核心周期的浪费是很严重的.因此,这种数据格式的转换是必须得到关注的.

1.1 数据组织

通常,3D应用程序将一个顶点保存在一个和他相配的数据结构中.当表达多个顶点时,应用程序使用这个结构的数组,也叫做AoS来表示.一个典型的操作是对表示顶点的x、y和z坐标进行的.下面的代码就给出了这样一个表示3D顶点的数据结构.如果要表示大量的这样的顶点,就要用到这个结构的一个数组了,如图9所示.

struct point {

float x, y, z;
};
...
point dataset[...];

图九 :结构数组

SSE的优点,就是可以同时对多个顶点的进行处理.这样我们就必须要能够方便的处理到表示多个顶点的数据(比如表示4个顶点x坐标的4个浮点数).这是可以实现的,我们可以把表示一个顶点的x、y和z三个坐标值分别集合在一起,然后应用程序对他们进行处理.要实现这些,应用程序必须重新组织数据到三个单独的数组中,或者创建一个数组结构,结构中每个数组对应一个这样的坐标值数组.这个数据结构也称为SoA结构.(我是这样理解的: 在不用SSE时是把表示一个顶点的三个坐标值组合到一个数据结构中,处理时一个值一个值的进行.而使用SSE以后,可以把所有点的各坐标值分别组合到3个数组中,处理时取出这样一个数组的4个值同时执行).

下面的代码就定义了这样的一个数组结构,如图10用图表来表示的数组结构.

struct point {

float *x, *y, *z;
};

图十: 数组结构