MMX技术：多媒体处理的终极神器

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MMX技术：多媒体处理的终极神器

近日，我们在Bite-Size中讨论了数学协处理器的相关内容。而今天，我们将探讨看似后继者的矩阵数学协处理器。尽管随着时间的推移，即使最低端的奔腾处理器也内置了协处理器电路，人们似乎已经没有太多关于协处理器的话题可谈。然而，随着奔腾处理器的新形态的到来，MMX技术成为了Intel CPU中的一个增强功能。该技术旨在使PC更加快速、更有色彩，并能处理多媒体应用、交互视频、虚拟现实、高品质3D以及通信等应用。MMX技术并非一个缩写词，它源自于"multimedia extensions"的声音缩写，为Intel芯片的MMX版本提供了增强功能，其中包括一系列与多媒体和通信数据类型相关的257条面向高度并行操作的指令。多媒体应用通常需要大量并行计算，并倾向于使用小的整数数据类型。MMX技术中的这57条新指令旨在帮助加速复杂的算法，从而提高应用程序的整体性能。

MMX技术的发展历程

MMX技术的出现对于Intel来说具有重要的政策目标，即让系统处理器负责所有的计算任务。几年前，Intel曾试图基于专用芯片构建出色的视频捕捉板，这些专用芯片的设计目的是快速将模拟视频信号转换为数字信号。然而，Intel意识到它们更愿意每年销售1亿颗Pentium 2芯片，而不是销售5000万颗视频捕捉芯片、1000万颗声音芯片等等。因此，他们开始鼓励多媒体供应商构建更便宜的板卡，并将更多的工作转移到主处理器上。结果当然是人们追求更快的处理器的需求日益增长。MMX的57条指令被添加到Pentium芯片中，使处理器更容易完成这些任务。

随后，第一款支持MMX的CPU被称为MMX芯片，它是一款改进的Pentium芯片。然而，由于Pentium芯片没有足够的空间来同时处理浮点数和矩阵MMX的支持，因此在MMX专用软件上运行时，浮点数支持将被禁用。这一点非常遗憾，因为在处理矩阵特定计算时，通常需要进行复杂的矩阵映射、对数计算、正弦计算以及指数计算等。尽管任务仍然可以完成，但在没有浮点协处理器的情况下，复杂的映射计算时间会更长。因此，在相应场景下，此项权衡可能是有利的，但有时却并无太大意义。鉴于MMX电路仅在运行MMX感知软件时启用，因此实际上可用的软件非常有限。

接下来，Pentium 2成为了下一代支持MMX的处理器。Pentium 2实际上是一款添加了MMX电路的Pentium Pro。好消息是，Pentium 2具备同时运行MMX指令和浮点数指令的能力，这真是太棒了。很快，Pentium 2还有了更低价格的版本——Celeron和更高价格的版本——Xeon。这些近亲的芯片都从一开始就内置了MMX电路，至今仍在使用。

MMX技术的应用

MMX技术的引入使得处理多媒体任务变得更加高效。由于MMX指令集采用了SIMD（单指令多数据）技术，即一条指令可以同时操作多个数据，因此MMX技术在多媒体应用中大显身手。通过一条MMX指令，最多可以同时对8个16位整数进行加法运算，这种并行计算使用了64位寄存器。根据具体操作的不同，这些寄存器可以定义为8个8位字节、4个16位字、2个32位双字或1个64位四字。MMX技术被设计用于简化处理矩阵导向数据的应用，比如视频捕捉程序、图形处理程序（如画图工具）、2D和3D图形游戏、语音识别和数据压缩等方面。

MMX技术的现状与未来展望

MMX技术在过去几十年中持续发展，并广泛应用于各个领域。随着计算机处理器性能的不断提升，MMX技术也在不断演进。如今，MMX指令集已经成为处理多媒体任务的标准，并且随着多媒体应用的日益普及，它的重要性也日益突出。未来，随着人工智能、虚拟现实和增强现实等新兴技术的兴起，MMX技术有望持续发挥重要作用，并不断创造更多的应用领域。