Преимущества x87 перед SSE

Для рукописного ассемблера в x87 есть некоторые инструкции, которых нет в наборе инструкций SSE.

У меня в голове все тригонометрические вещи, такие как fsin, fcos, fatan,fatan2 и некоторые экспоненциальные/логарифмические штуки.

С gcc -O3 -ffast-math -mfpmath=387 GCC9 будет фактически встраивать sin(x) как инструкцию fsin, независимо от того, что использовала бы реализация в libm. (https://godbolt.org/z/Euc5gp).

MSVC вызывает __libm_sse2_sin_precise при компиляции для 32-разрядной архитектуры x86.

Если ваш код тратит большую часть времени на выполнение тригонометрии, вы можете увидеть небольшой прирост или снижение производительности при использовании x87, в зависимости от того, работает ли ваша стандартная реализация математической библиотеки с использованием SSE1/SSE2 быстрее или медленнее, чем медленный микрокод для fsin на любом ЦП, который вы используете.

Производители ЦП не прилагают особых усилий для оптимизации микрокода для инструкций x87 в новейших поколениях ЦП, потому что он обычно считается устаревшим и редко используется. (Посмотрите на количество операций и пропускную способность для сложных инструкций x87 в таблицах инструкций Agner Fog в последних поколениях процессоров: больше циклов чем в старых процессорах). Чем новее ЦП, тем более вероятно, что x87 будет медленнее, чем многие инструкции SSE или AVX, для вычисления функций журнала, опыта, pow или триггера.

Даже когда x87 доступен, не все математические библиотеки предпочитают использовать сложные инструкции, такие как fsin, для реализации таких функций, как sin(), или особенно exp/log, где полезны целочисленные трюки для манипулирования битовыми шаблонами FP на основе журнала.

Некоторые алгоритмы DSP используют много триггеров, но обычно выигрывают много от автоматической векторизации с помощью математических библиотек SIMD.

Однако для математического кода, где вы тратите большую часть своего времени на сложения, умножения и т. д., SSE обычно быстрее.

Также относится: Intel недооценивает ошибку Границы на 1,3 квинтиллиона — наихудший случай для fsin (катастрофическая отмена для fsin входов, очень близких к pi) — это очень плохо. Программное обеспечение может работать лучше, но только с медленными методами повышенной точности.

1. Он присутствует на очень старых машинах.

EOF

Инструкции FPU меньше, чем инструкции SSE, поэтому они идеально подходят для демосцены.

• Существует значительная устаревшая и небольшая системная совместимость с x87: SSE — относительно новая функция процессора. Если ваш код должен работать на встроенном микроконтроллере, есть большая вероятность, что он не будет поддерживать инструкции SSE.

• Даже системы, в которых не установлен FPU, часто предоставляют эмуляторы 80x87, которые обеспечивают прозрачную работу кода (более или менее). Я не знаю ни одного эмулятора SSE — уж точно ни в одной из моих систем его нет, поэтому новейшие версии элементов Adobe Photoshop отказываются работать.

• Инструкции 80x87 имеют хорошие характеристики параллельной работы, которые тщательно изучались и анализировались с момента их появления в 1982 году или около того. Различные клоны x86 могут зависать на инструкциях SSE.

Преобразование между float и double происходит быстрее с x87 (обычно бесплатно), чем с SSE. С x87 вы можете загружать и сохранять float, double или long double в или из стека регистров, и они преобразуются в расширенную точность или из нее без дополнительных затрат. В SSE требуются дополнительные инструкции для преобразования типов, если типы смешаны, поскольку регистры содержат значения float или double. Эти инструкции по преобразованию довольно быстрые, но требуют дополнительного времени.

Реальное решение состоит в том, чтобы воздерживаться от чрезмерного смешивания float и double, не использовать x87, конечно.