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    Práctica 4. - EC - ExtensionesMultimedia - II

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    Raúl Bacete
    Este documento describe una práctica sobre extensiones multimedia MMX. Explica cómo programar instrucciones MMX dentro de un programa en C para mejorar el rendimiento. Detalla los pasos para implementar un código MMX que procesa valores en registros mm, incluyendo cómo inicializar los registros y almacenar el resultado final en una variable de C.

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    Práctica 4. - EC - ExtensionesMultimedia - II

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    Raúl Bacete
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    Este documento describe una práctica sobre extensiones multimedia MMX. Explica cómo programar instrucciones MMX dentro de un programa en C para mejorar el rendimiento. Detalla los pasos para implementar un código MMX que procesa valores en registros mm, incluyendo cómo inicializar los registros y almacenar el resultado final en una variable de C.

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    Práctica 4.- EC_ExtensionesMultimedia_II_

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    Este documento describe una práctica sobre extensiones multimedia MMX. Explica cómo programar instrucciones MMX dentro de un programa en C para mejorar el rendimiento. Detalla los pasos para implementar un código MMX que procesa valores en registros mm, incluyendo cómo inicializar los registros y almacenar el resultado final en una variable de C.

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    Práctica 4. - EC - ExtensionesMultimedia - II

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    Raúl Bacete
    Este documento describe una práctica sobre extensiones multimedia MMX. Explica cómo programar instrucciones MMX dentro de un programa en C para mejorar el rendimiento. Detalla los pasos para implementar un código MMX que procesa valores en registros mm, incluyendo cómo inicializar los registros y almacenar el resultado final en una variable de C.

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    de 8

    ESTRUCTURA DE

    COMPUTADORES

    PRÁCTICA 4:

    “Extensiones Multimedia”

    Estructura de Computadores – Práctica 4. Extensiones multimedia 1


     ASPECTOS TRATADOS: Extensiones Multimedia: MMX.

     MATERIAL NECESARIO: Ordenador con acceso a Internet.

     CONCEPTOS NECESARIOS: Instrucciones en ensamblador MMX.

     DURACIÓN ESTIMADA: 60’

     DESCRIPCIÓN: En esta práctica se aprenderá a ejecutar programas


    MMX dentro de un programa en C, interactuando con variables de este
    lenguaje, para mejorar la comprensión y utilización de las instrucciones
    MMX, así como para conocer las particularidades de un entorno de trabajo
    y los cambios a realizar sobre los programas vistos en teoría. Se puede
    usar lo aprendido en esta práctica para solucionar los problemas de
    instrucciones MMX propuestos en la asignatura.

    Estructura de Computadores – Práctica 4. Extensiones multimedia 2


     DESCRIPCIÓN:

    La forma de programar en ensamblador dentro de un programa en C es muy simple, se tiene que


    usar la sentencia:

    asm(“Instrucción ensamblador”);

    Lo que haya dentro de la llamada a asm será colocado tal cual en la salida de ensamblador que
    genera el compilador de C. Esta salida será enviada al ensamblador.
    Esta forma de programar es útil para realizar operaciones que no se puede en C o cuyo
    rendimiento se quiere mejorar, pero hay que tener cuidado en no modificar registros de la CPU
    que está utilizando C porque puede provocarse que el programa deje de funcionar
    adecuadamente. Todo aquello que se modifique o use en ensamblador debe dejarse tal como
    estaba antes de volver a C.
    Se va a utilizar el compilador de C gcc/g++, el cual es gratuito, muy utilizado, y fácil de instalar.
    Este compilador permite la inclusión de sentencias asm y también de instrucciones MMX, pero en
    lugar de utilizar la sintaxis Intel (la vista en teoría), utiliza la AT&T (UNIX), con lo cual se han de
    tener en cuenta una serie de cambios:

    • Nombre de los registros: el nombre de los registros vendrá precedido por el carácter '%'.
    Por ejemplo, para referenciar el registro mm0 se haría:

    AT&T Intel
    %mm0 mm0

    • Orden de los operandos Destino/Fuente. En el formato AT&T el fuente está a la izquierda,


    y el destino a la derecha, mientras que en Intel, es al revés. Por ejemplo, la instrucción
    movq mm0, mm1, se escribiría:

    AT&T Intel
    movq %mm1,%mm0 movq mm0, mm1

    • Los valores constantes o inmediatos deber ser precedidos por el carácter '$'.
    • Las variables de C embebidas en una instrucción en ensamblador, deben ir precedidas por
    guión bajo '_' si el compilador es de 32 bits (no aplicable a 64 bits). Utilización de una
    variable de C desde ensamblador (deben utilizarse variables globales o estáticas):

    AT&T Intel
    64 bits movq %mm0, Resultado movq [Resultado], mm0
    32 bits movq %mm0, _Resultado movq [_Resultado], mm0

    • Acceso a los datos referenciados por un puntero:

    AT&T Intel
    (%eax) [eax]

    Estructura de Computadores – Práctica 4. Extensiones multimedia 3


     Por ejemplo, el siguiente fragmento de código MMX:

    pandn mm0, mm0


    movq mm1, mm0
    movq _Resultado, mm1

    donde Resultado es una variable declarada en C, se escribiría en un entorno de


    programación que use gcc (incluyendo sentencias para visualizar los resultados adecuadamente):

    #include <stdio.h>
    #include <stdint.h>

    __int64 Resultado;

    int main(int argc, char *argv[])


    {
    asm("pandn %mm0, %mm0");
    asm("movq %mm0, %mm1");
    asm("movq %mm1, _Resultado");

    printf("Resultado=%016llx", Resultado);

    return 0;
    }

    Otro ejemplo para la introducción de datos en un registro MMX directamente a través de una
    variable inicializada de C (preste atención a los tipos de datos y a los sufijos “LL” y “ll”):

    #include <stdio.h>
    #include <stdint.h>

    __int64 Dato = 0x0010203040506070LL, Resultado;

    int main(int argc, char *argv[])


    {
    asm("movq _Dato, %mm1");
    asm("movq %mm1, _Resultado");
    printf("Resultado=%016llx", Resultado);

    return 0;
    }

    Estructura de Computadores – Práctica 4. Extensiones multimedia 4


    Y la introducción de datos desde un vector se puede realizar tal como se ilustra a continuación
    (notad que los datos se almacenan en orden opuesto al de escritura en el caso de un vector):

    #include <stdio.h>
    #include <stdint.h>

    __int64 Resultado;

    unsigned char Vector[8]={0x00, 0x10, 0x20, 0x30, 0x40,


    0x50, 0x60, 0x70};

    int main(int argc, char *argv[])


    {
    asm("movq _Vector, %mm1");
    asm("movq %mm1, _Resultado");

    printf("Resultado=%016llx", Resultado);

    return 0;
    }

    Estructura de Computadores – Práctica 4. Extensiones multimedia 5


     PASOS:

    1) Utilice el entorno de trabajo CodeLite usado en la práctica anterior. En


    caso de no encontrarse disponible, repita los pasos de instalación allí
    descritos.
    2) Cree un nuevo Workspace en C++, llamado Practica (No usar acentos
    en los nombres o el programa no funcionará). Añada un nuevo proyecto a
    este Workspace del tipo Console, Simple executable (g++) llamado MMX1.
    Compruebe que se genera el fichero main.cpp, y que compila y ejecuta
    correctamente. En caso contrario, repita los pasos anteriores.
    3) Copie el código de los tres ejemplos anteriores en la ventana del editor y
    ejecútelo para comprobar su funcionamiento. Para ello vaya a la opción
    Build y seleccione Build and Run Project Ctrl-F9, o directamente pulse
    Ctrl-F9.

    Una vez esté claro el funcionamiento del entorno con las instrucciones
    MMX, pase al siguiente apartado.

    4) En este caso se desea probar el funcionamiento del código incluído a


    continuación (donde “...” indica que falta completar):

    movq mm1, ...


    movq mm2, ...
    pxor mm5, mm5
    punpcklbw mm1, mm5
    punpcklbw mm2, mm5

    movq mm3, ...


    punpcklbw mm3, mm5
    movq mm6, mm3
    psrlw mm6, 7
    paddw mm3, mm6
    pcmpeqw mm4, mm4
    psrlw mm4, 15
    psllw mm4, 8
    psubw mm4, mm3
    pmullw mm1, mm3
    pmullw mm2, mm4
    paddw mm1, mm2
    psrlw mm1, 8
    packuswb mm1, mm1
    movq ..., mm1
    emms

    5) Introduzca el anterior listado en el entorno de programación en C.

    Estructura de Computadores – Práctica 4. Extensiones multimedia 6


    6) Se desea que los valores iniciales sean mm1=0x0A1025FF34C297BB, y
    mm2=0x000000007F7F7F7F. Realice los cambios necesarios en el
    programa en C que contiene el código en ensamblador para que así sea
    (Fíjese en los ejemplos mostrados al principio de la práctica).
    7) Se desea que el valor inicial del registro mm3 sea
    m3=0xFFFFFFFF00000000. Realice los cambios necesarios en el
    programa en C que contiene el código en ensamblador para que así sea
    (Fíjese en los ejemplos mostrados al principio de la práctica).
    8) El resultado del procesamiento MMX debe almacenarse en una variable
    de C denominada Pixel. Realice los cambios necesarios en el programa
    en C que contiene el código en ensamblador para que así sea (Fíjese en
    los ejemplos mostrados al principio de la práctica).
    9) Compruebe que una vez completado el programa es posible compilarlo y
    ejecutarlo sin errores. De no ser así revise los pasos anteriores para
    realizar las oportunas correcciones hasta que el código pueda ser
    ejecutado sin problemas.
    10) Introduzca las sentencias necesarias en C para mostrar el resultado
    del procesamiento MMX en hexadecimal, distinguiendo claramente los
    valores que lo componen (Fíjese en los ejemplos mostrados al principio de
    la práctica). Anote el resultado a continuación:

    11) Introduzca las sentencias necesarias en C para mostrar el resultado


    parcial en cada instrucción MMX, en concreto, el valor que queda en el
    registro destino después de ejecutarla.
    12) Ejecute el programa final y anote todos los resultados parciales
    obtenidos:

    movq mm1, ...


    movq mm2, ...
    pxor mm5, mm5
    punpcklbw mm1, mm5
    punpcklbw mm2, mm5
    movq mm3, ...
    punpcklbw mm3, mm5
    movq mm6, mm3
    psrlw mm6, 7

    Estructura de Computadores – Práctica 4. Extensiones multimedia 7


    paddw mm3, mm6
    pcmpeqw mm4, mm4
    psrlw mm4, 15
    psllw mm4, 8
    psubw mm4, mm3
    pmullw mm1, mm3
    pmullw mm2, mm4
    paddw mm1, mm2
    psrlw mm1, 8
    packuswb mm1, mm1

    Estructura de Computadores – Práctica 4. Extensiones multimedia 8

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