这篇来介绍intel cpu的高级特性，SIMD-单指令多数据，从名字来看，就是执行一条指令可以计算多个数据。先从最简单的mmx指令集来看，在寄存器那篇已经提 到，mmx有 mm0-mm7 共8个64位寄存器，但是寄存器并非独立寄存器，而是复用了上篇说到的fpu数据堆栈寄存器，也就是说使用mmx指令集会破坏fpu的计算，如果同时使用 着两种特性，一定要注意这点，避免出现莫名的错误。
首先mmx指令集需要cpu的支持，但不是所有cpu都支持，不然也不会称之为高级特性 了，所以在使用之前需要检测，检测指令为cpuid，获得cpu的特性，cpuid虽然只有一条指令，但是其隐含的内容太多，这里仅仅介绍检测SIMD指 令集所需要的部分，其他一些信息可参阅Intel 手册获得。
当eax为1时，cpuid指令返回cpu签名信息，放入ecx和edx寄存器中，相应位为1表示支持。检测SIMD指令集的结果如下：
| 寄存器 | 位 | 特性 |
|---|---|---|
| EDX | 23 | 支持MMX |
| EDX | 25 | 支持SSE |
| EDX | 26 | 支持SSE2 |
| ECX | 0 | 支持SSE3 |
具体检测代码如下(AT&T 语法)：
.section .data
mmxstring: .asciz "支持mmx指令集
"
ssestring: .asciz "支持sse指令集
"
sse2string: .asciz "支持sse2指令集
"
sse3string: .asciz "支持sse3指令集
"
.section .text
.globl _main
_main:
movl $1, %eax
cpuid
mmxop:
test $0x800000, %edx
jz sseop
pushl $mmxstring
call _printf
sseop:
test $0x2000000, %edx
jz sse2op
pushl $ssestring
call _printf
sse2op:
test $0x4000000, %edx
jz sse3op
pushl $sse2string
call _printf
sse3op:
test $0x01, %ecx
jz end
pushl $sse3string
call _printf
end:
pushl $0
call _exit
下面正式开始mmx指令集的介绍，使用mmx需要三个步骤：
- 从整数值创建打包整数，载入mmx寄存器
- 使用mmx指令集计算
- 从mmx获得结果，存入内存
第一个和最后一个步骤比较简单，仅仅是数据移动而已，这里提到打包，因为这里要单指令多数据，所以需要把多数据合成一个操作数进行计算，存入64位的mmx寄存器中，打包的过程就是把 8个字节/4个字/2个双字 合成一个64位数据。
从加减法说起，对于普通数据，如果数据溢出可以置标记位，但是对于多数据的运算，由于同时计算多个加法，就不能单纯的设置标志，对mmx计算有几种情况：
环绕运算 截断其值，丢弃进位
带符号饱和 最大/最小 带符号值
无符号饱和 最大/最小 无符号值
其中饱和运算的预设值根据结果的位数决定，有符号8位最大为127，如果超过127，结果按127计算，其他情况与此类似，这里方便与一些图形处理，比如色彩黑色为0，为无符号最小值，小于其值也按黑色处理。
好 了，到此可以看一下具体的指令，这里的指令有相同的格式，instruction source, destination;其中source可以是mmx寄存器或者64位内存，destination为mmx寄存器。这是AT&T语法，对于 MASM语法源目的操作数相反。
| 指令 | 说明 |
|---|---|
| paddb | 环绕打包字节整数加法 |
| paddw | 环绕打包字整数加法 |
| paddd | 环绕打包双字整数加法 |
| paddsb | 带符号饱和打包字节整数加法 |
| paddsw | 带符号饱和打包字整数加法 |
| paddusb | 无符号饱和打包字节整数加法 |
| paddusw | 无符号饱和打包字整数加法 |
| psubb | 环绕打包字节整数减法 |
| psubw | 环绕打包字整数减法 |
| psubd | 环绕打包双字整数减法 |
| psubsb | 带符号饱和打包字节整数减法 |
| psubsw | 带符号饱和打包字整数减法 |
| psubusb | 无符号饱和打包字节整数减法 |
| psubusw | 无符号饱和打包字整数减法 |
下面以AT&T加法为例进行说明，这里以饱和方式计算4个无符号字之和：
# add four word
# output : result is 18932, 7631, 65535, 510
.section .data
value1: .short 12300, 2384, 60000, 456
value2: .short 6632, 5247, 40000, 54
outstring: .asciz "result is %u, %u, %u, %u
"
.section .text
.globl _main
_main:
movq value1, %mm0
movq value2, %mm1
paddusw %mm1, %mm0
movq %mm0, value1
movl $value1, %ebx
xorl %eax, %eax
movw 6(%ebx), %ax
pushl %eax
movw 4(%ebx), %ax
pushl %eax
movw 2(%ebx), %ax
pushl %eax
movw (%ebx), %ax
pushl %eax
pushl $outstring
call _printf
pushl $0
call _exit
movq 指令把内存中的数据传送至mmx寄存器，如果数据之前在内存中不是连续的，则需要集中存放，即进行打包，之后使用paddusw进行加法计算，输出时 word需转化成dword放入堆栈，可以看到以饱和方式第三个结果为65535，即16位无符号数的最大值。从这里例子可以看出，通过一条指令计算了四 个word整数相加，很大程度上提高了计算的效率，但是同时需要注意，整数的打包以及传送过程也需要耗时，如果打包操作很多，结果不是提高效率而是降低效 率了。
mmx指令集的加法根据需要有饱和方式和环绕方式计算，但对于乘法而言，由于结果的宽度可能是操作数的两倍，所以两种方式看上去都不合适，所以intel提供了两个指令，一个得到计算结果的低字节，另一个得到计算结果的高字节。
| 指令 | 描述 |
|---|---|
| pmulluw | 对无符号16位整数相乘取结果低16位 |
| pmulhuw | 对无符号16位整数相乘取结果高16位 |
| pmullw | 对有符号16位整数相乘取结果低16位 |
| pmulhw | 对有符号16位整数相乘取结果高16位 |
| pmaddwd | 对4个带符号整数相乘，高位两个结果相加存入高32位，低位相同 |
mmx指令集还提供对四字值进行布尔逻辑操作和移位指令：
| 指令 | 描述 |
|---|---|
| pand | 对源和目标操作数按位与操作 |
| pandn | 对目标操作数进行按位逻辑非操作，然后对源和目标操作数按位与操作 |
| por | 对源和目标操作数按位或操作 |
| pxor | 对源和目标操作数按位异或操作 |
| psll | 对目标操作数执行逻辑左移操作，使用0填充空位 |
| psra | 对目标操作数执行逻辑右移操作，使用0填充空位 |
其AT&T指令格式如下：
pand source, destination
其中source是mmx寄存器或者64位内存，destination必须是mmx寄存器。移位指令可以使用字，双字或者四字操作数，还有移位的位置数量。MASM格式的源目的操作数相反。
mmx构架提供了用于比较两个值的指令：
| 指令 | 描述 |
|---|---|
| pcmpeqb | 比较打包字节整数值的相等性 |
| pcmpeqw | 比较打包字整数值的相等性 |
| pcmpeqd | 比较打包双字整数值的相等性 |
| pcmpgtb | 判断打包字节整数值是否大于另一个 |
| pcmpgtw | 判断打包字整数值是否大于另一个 |
| pcmpgtd | 判断打包双字整数值是否大于另一个 |
因为mmx同时比较多个数据，所以不能设置标志，替换的做法是把判断结果放到目标打包整数值中，如果打包整数值满足对比提交，就把结果设置为全1，否则设置为全0。
由于mmx指令集并非所有cpu都可以支持，所以对c语言这种编译通用性的程序而言，是不会贸然使用mmx指令集的，这也对我们手工汇编优化程序提供了很大的空间，但是需要注意打包整数的效率损耗。
另外，intel除了mmx指令集，另有SIMD指令如sse指令集，将会再下篇详细说明。