Дополнительные возможности процессора

— Дополнительные возможности процессора это функция, которая была добавлена к существующей конструкции центрального процессора (ЦП) после первоначального представления этой конструкции на рынке.

Дополнительные возможности повышают полезность конструкции процессора, позволяя ему более выгодно конкурировать с конкурентами и давая потребителям повод для обновления, сохраняя при этом обратную совместимость с исходной конструкцией.

Возможности дополнительных инструкций ЦП, как правило, не применимы к 8- или 16-разрядным ЦП, поскольку многие из этих ЦП используются в основном как микроконтроллеры. В современных 32- и 64-разрядных процессорах дополнительные возможности процессора не распространяются на модули с плавающей запятой (FPU) или модули управления памятью (MMU), поскольку они считаются фундаментальными функциями ядра. Однако расширения основных функций MMU и FPU можно считать расширениями ЦП.

Исторические рассуждения

Всегда предполагалось, что функция дополнительных инструкций означает фиксированные наборы инструкций, которые не являются обязательными для всех ЦП в семействе ЦП. Дополнительные инструкции просто невозможно найти на всех процессорах этого семейства. ^{[ 1 ]} Программист, желающий использовать дополнительную функцию ЦП, сталкивается с несколькими вариантами выбора.

Дополнительные возможности программирования инструкций

Операционная система (ядро) и системный программист (программы) могут спроектировать системное программное обеспечение так, чтобы оно обязательно использовало эту функцию и, следовательно, могло запускаться только на более новых процессорах, имеющих эту функцию.
С другой стороны, системный программист может написать или использовать существующие библиотеки программного обеспечения, чтобы определить, имеет ли процессор, на котором он работает, определенную функцию (или набор инструкций).

Если необходимых инструкций нет, можно использовать альтернативный метод (предположительно более медленный или менее желательный) или же программу можно настроить для работы с ограниченной функциональностью.

В других случаях операционная система может имитировать новые функции старых процессоров, хотя часто с пониженной производительностью.

Используя стратегию наименьшего общего знаменателя (избегая использования дополнительных возможностей процессора), программы можно сохранять переносимыми на все машины одной и той же архитектуры. ^{[ 2 ]}

Затронутые семейства процессоров

В некоторых популярных процессорных архитектурах, таких как x86 , 68000 и MIPS , за несколько поколений конструкции появилось множество новых возможностей.

Некоторые из этих возможностей затем получили широкое распространение среди программистов, что стимулировало потребительские обновления и сделало предыдущие поколения процессоров устаревшими.

Флаги возможностей x86

УМЭ	виртуального режима 8086 Улучшение
ИЗ	Отладка расширений
ПОЧЕМУ	Расширения размера страницы
ТСК	Счетчик отметок времени
МСР	Поддержка RDMSR и WRMSR
САЙТ	Расширения физических адресов
МЦЕ	Исключение проверки машины
CXS	Инструкция CMPXCHG8B (также см. разделы «Двойное сравнение и замена» и «Расширения синхронизации транзакций» ).
АПИК	APIC на чипе (см. также APIC )
МТРР	Тип памяти Регистр диапазона
ПГЕ	Глобальный бит PTE (см. также таблицу страниц )
МКА	Архитектура машинной проверки
КМОВ	Инструкции условного перемещения и сравнения (см. также FCMOV )

Дополнительные возможности, не представленные флагами

Включите (не полный список):

3DСейчас!
Таблица атрибутов страницы (PAT)
ММХ
SSE (и более поздние варианты до SSE5 )
AVX
AVX2
AVX-512

Дополнительные инструкции процессора

Дополнительные инструкции процессора — это инструкции, которые были реализованы на определенных процессорах семейства, но присутствуют не на всех процессорах определенного семейства.

ИА-32

Следующие инструкции считаются дополнительными инструкциями процессора на архитектуре IA-32 . Эти инструкции были добавлены в более поздние процессоры и не являются частью исходного набора команд IA-32. Программы, содержащие эти инструкции, могут работать некорректно на всех машинах семейства IA-32:

замена	замена байтов
смов	условный ход
cmova
cmovae
cmovb
cmovbe
клецки
смдвигаться
cmovg
смовге
cmovl
cmovle
глиняная посуда
смовны
cmovnb
cmovnbe
cmovnc
перемещение
смовнге
cmovnl
cmovnle
грязный
cmovnp
cmovns
cmovnz
Цмово
cmovp
cmovpe
cmovpo
cmovs
смовз
идентификатор процессора
ФКМОВ	условное перемещение с плавающей запятой
фкоми
нопл
РДПМК	прочитать счетчики монитора производительности
рдтск	чтение счетчика меток времени
системный вызов
швейный центр
системный выход
шипел
уд2	неопределенная инструкция только для тестирования программного обеспечения
xсохранить	сохранять расширенные состояния процессора
xrstor	восстановить расширенные состояния процессора

Возможности FPU и MMU

Возможность совместной обработки математических вычислений FPU (модуль с плавающей запятой) доступна на всех процессорах x86, начиная с серии 80486DX. Наборы инструкций FPU и MMU (для семейства x86) не считались дополнительными инструкциями с момента их появления из-за их важности для основных функций ЦП.

См. также

Ссылки

[1] ttp://markhobley.yi.org/glossary/supplementarycapability.html ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}

[2] ttp://markhobley.yi.org/glossary/supplementarycapability.html ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}

[ 1 ]

[ 2 ]

v т и набора команд Расширения
SIMD (RISC)	Alpha MVI ARM NEON SVE MIPS MDMX MIPS-3D MXU MIPS SIMD PA-RISC MAX Power ISA VMX SPARC VIS
SIMD (x86)	MMX (1996) 3DNow! (1998) SSE (1999) SSE2 (2001) SSE3 (2004) SSSE3 (2006) SSE4 (2006) SSE5 ~~(2007)~~ AVX (2008) F16C (2009) XOP (2009) FMA (FMA4: 2011, FMA3: 2012) AVX2 (2013) AVX-512 (2015) AMX (2022) AVX10 (2023)
Bit manipulation	BMI (ABM: 2007, BMI1: 2012, BMI2: 2013, TBM: 2012) ADX (2014)
Compressed instructions	Thumb MIPS16e ASE RVC
Security and cryptography	PadLock (2003) AES-NI (2008); ARMv8 also has AES instructions CLMUL (2010) RDRAND (2012) SHA (2013) MPX (2015) SGX (2015) TDX (2021)
Transactional memory	TSX (2013) ASF
Virtualization	VT-x (2005) AMD-V (2006) VT-d (AMD-Vi)
Suspended extensions' dates are ~~struck through~~.