ملحقات تسريع الوسائط المتعددة

تُعدّ امتدادات تسريع الوسائط المتعددة ( MAX) امتدادات لمجموعة تعليمات معمارية مجموعة تعليمات PA-RISC من هيوليت-باكارد . وقد طُوّرت MAX لتحسين أداء تطبيقات الوسائط المتعددة التي ازداد انتشارها خلال تسعينيات القرن الماضي.

تعمل تعليمات MAX على أنواع بيانات SIMD ذات 32 أو 64 بت، والتي تتكون من عدة أعداد صحيحة ذات 16 بت مجمعة في سجلات للأغراض العامة . وتشمل الوظائف المتاحة عمليات الجمع والطرح والإزاحة.

كان الإصدار الأول، MAX-1 ، مخصصًا لبنية مجموعة تعليمات PA-RISC 1.1 ذات 32 بت . أما الإصدار الثاني، MAX-2 ، فكان مخصصًا لبنية مجموعة تعليمات PA-RISC 2.0 ذات 64 بت .

الوجيه

يتميز هذا النهج بصغر حجم مجموعة التعليمات مقارنةً بوحدات المعالجة المركزية الأخرى للوسائط المتعددة، فضلاً عن كونها أكثر عمومية. يساهم صغر حجم المجموعة وبساطة التعليمات في خفض التكاليف المتكررة للإلكترونيات، بالإضافة إلى خفض تكاليف التصميم وصعوبته. كما أن طبيعة التعليمات العامة تزيد من قيمتها الإجمالية. لا تتطلب هذه التعليمات سوى تغييرات طفيفة في وحدة الحساب والمنطق في وحدة المعالجة المركزية. ويُتوقع أن يكون نهج تصميم مماثل نموذجًا ناجحًا لتعليمات الوسائط المتعددة في تصميمات وحدات المعالجة المركزية الأخرى. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} كما أن صغر حجم المجموعة يعود إلى احتواء وحدة المعالجة المركزية مسبقًا على تعليمات قوية للإزاحة ومعالجة البتات، مثل "إزاحة الزوج" التي تُزيح زوجًا من السجلات، و"استخراج" و"إيداع" حقول البتات، وجميع العمليات المنطقية الشائعة على مستوى البتات (و، أو، أو الحصرية، إلخ). ^{[ 2 ]}

وقد أثبتت هذه المجموعة من تعليمات الوسائط المتعددة كفاءتها أيضًا. ففي عام 1996، مكّنت تعليمات "MAX-2" ذات 64 بت من تشغيل فيديو MPEG-1 و MPEG-2 في الوقت الفعلي مع زيادة مساحة وحدة المعالجة المركزية RISC بنسبة 0.2% فقط. ^{[ 1 ]}

التطبيقات

تم تطبيق معيار MAX-1 لأول مرة مع معالج PA-7100LC عام 1994، ويُعتبر عادةً أول امتداد لتقنية SIMD لمجموعة تعليمات المعالج (ISA). أما الإصدار الثاني، MAX-2 ، فكان مخصصًا لمجموعة تعليمات المعالج PA-RISC 2.0 ذات 64 بت ، وقد طُبّق لأول مرة في معالج PA-8000 الذي صدر عام 1996. ^{[ 1 ]}

تعتمد الطريقة الأساسية لإجراء العمليات الحسابية في MAX-2 على "مقاطعة عمليات الحمل" بين الكلمات الفرعية ذات 16 بت، والاختيار بين الحساب المعياري، والتشبع الموقّع وغير الموقّع. ولا يتطلب ذلك سوى تغييرات طفيفة في وحدة المنطق الحسابي. ^{[ 2 ]}

MAX-1

تعليمات	وصف
هاد	الجمع المتوازي باستخدام حساب باقي القسمة
هاد، إس إس	إضافة متوازية مع تشبع موقّع
هاد، نحن	الجمع المتوازي مع تشبع غير مُوقّع
HSUB	الطرح المتوازي باستخدام حساب باقي القسمة
HSUB,ss	الطرح المتوازي مع التشبع الموجه
HSUB,us	الطرح المتوازي مع تشبع غير موقّع
يملك	المتوسط الموازي
HSHLADD	قم بإزاحة متوازية إلى اليسار وأضف مع تشبع موقّع
HSHRADD	قم بإزاحة متوازية إلى اليمين وأضف مع تشبع موقّع

MAX-2

تعليمات MAX-2 هي تعليمات تُنفذ من سجل إلى سجل، وتعمل على أعداد صحيحة متعددة بكميات 64 بت. جميعها ذات زمن استجابة دورة واحدة في معالج PA-8000 ومشتقاته. يتم الوصول إلى الذاكرة عبر عمليات التحميل والتخزين القياسية 64 بت.

تُعدّ تعليمات "MIX" و"PERMH" ابتكارًا بارزًا لأنها تُبدّل ترتيب الكلمات في مجموعة السجلات دون الحاجة إلى الوصول إلى الذاكرة. وهذا من شأنه أن يُسرّع العديد من العمليات بشكل كبير. ^{[ 2 ]}

تعليمات	وصف
هاد	الجمع المتوازي باستخدام حساب باقي القسمة
هاد، إس إس	إضافة متوازية مع تشبع موقّع
هاد، نحن	الجمع المتوازي مع تشبع غير مُوقّع
HSUB	الطرح المتوازي باستخدام حساب باقي القسمة
HSUB,ss	الطرح المتوازي مع التشبع الموجه
HSUB,us	الطرح المتوازي مع تشبع غير موقّع
HSHLADD	قم بإزاحة متوازية إلى اليسار وأضف مع تشبع موقّع
HSHRADD	قم بإزاحة متوازية إلى اليمين وأضف مع تشبع موقّع
هافج	المتوسط الموازي
HSHR	تم التوقيع على التحول المتوازي لليمين
HSHR,u	إزاحة متوازية لليمين بدون إشارة
HSHL	إزاحة متوازية لليسار
مزج	امزج الكلمات الفرعية ذات 16 بت في كلمة ذات 64 بت؛ MIX Left, Ra,Rb,Rc, Rc:=a1,b1,a3,b3; MIX Right, Rc:=a2,b2,a4,b4 ^{[ 2 ]}
ميكس دبليو	امزج الكلمات الفرعية ذات 32 بت في كلمة ذات 64 بت؛ على سبيل المثال MIXW Left, Ra,Rb,Rc, Rc:=a1,a2,b1,b2; MIXW Right, Rc:=a3,a4,b3,b4 ^{[ 2 ]}
بيرمه	^[²^] قم بتبديل الكلمات الفرعية المكونة من 16 بت من المصدر بأي تبديل ممكن في سجل الوجهة، بما في ذلك التكرارات.

مراجع

1 2 3 لي، روبي ب. (أغسطس 1996). "التوازي الجزئي للكلمات باستخدام MAX-2" (ملف PDF) . IEEE Micro . 16 (4): 51-59 . doi : 10.1109/40.526925 . تاريخ الاسترجاع: 21 سبتمبر 2014 .
1 2 3 4 5 6 7 لي، روبي ؛ هاك، جيري (25 فبراير 1996). "امتدادات 64 بت والوسائط المتعددة في بنية PA-RISC 2.0". COMPCON '96. تقنيات الطريق السريع للمعلومات - ملخص الأوراق . ص 152-160 . doi : 10.1109/CMPCON.1996.501762 . ISBN 0-8186-7414-8. S2CID 13081443 .
↑ لي، روبي ب. (أبريل 1995). "تسريع الوسائط المتعددة باستخدام معالجات دقيقة محسّنة" (ملف PDF) . مجلة IEEE Micro . 15 (2): 22-32 . doi : 10.1109/40.372347 . تاريخ الاسترجاع: 21 سبتمبر 2014 .

امتدادات تسريع الوسائط المتعددة (MAX-1 وMAX-2) بنية وحدة المعالجة المركزية PA-RISC OpenPA.net

[leesubword-1] 1 2 3 لي، روبي ب. (أغسطس 1996). "التوازي الجزئي للكلمات باستخدام MAX-2" (ملف PDF) . IEEE Micro . 16 (4): 51-59 . doi : 10.1109/40.526925 . تاريخ الاسترجاع: 21 سبتمبر 2014 .

[lee64bit-2] 1 2 3 4 5 6 7 لي، روبي ؛ هاك، جيري (25 فبراير 1996). "امتدادات 64 بت والوسائط المتعددة في بنية PA-RISC 2.0". COMPCON '96. تقنيات الطريق السريع للمعلومات - ملخص الأوراق . ص 152-160 . doi : 10.1109/CMPCON.1996.501762 . ISBN 0-8186-7414-8. S2CID 13081443 .

[leeaccel-3] لي، روبي ب. (أبريل 1995). "تسريع الوسائط المتعددة باستخدام معالجات دقيقة محسّنة" (ملف PDF) . مجلة IEEE Micro . 15 (2): 22-32 . doi : 10.1109/40.372347 . تاريخ الاسترجاع: 21 سبتمبر 2014 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]