FMA x86

Der Befehlssatz Fused Multiply-Add (FMA) ist eine Erweiterung des x86-Befehlssatzes für Mikroprozessoren von Intel und AMD, die von Intel und AMD konkurrenzierend entwickelt und von AMD zuerst in den "Bulldozer"-CPUs umgesetzt wurde.

Es gibt zwei nicht miteinander kompatible Ausführungen, FMA3 und FMA4:

• FMA4 ist die vollwertige Version, die eine Vektoroperation der Form $d=a+b\times c$ erlaubt;
• FMA3 erfordert dagegen, dass das Zielregister eines der Operandenregister ist, und dieser dadurch überschrieben wird.

Neue Eigenschaften

FMA erweitert die Möglichkeiten zu Vektoroperationen und kann als Erweiterung der AVX-Befehle gesehen werden.

Neue Instruktionen

CPUs mit FMA4

• Intel
  • Z.Z. ist noch unklar, ob Intel sich an FMA4 anschließt oder bei FMA3 bleiben wird.
• AMD
  • AMD führte FMA4 mit den "Bulldozer"-Cores 2011 ein.

Mnemonic	Operanden	Operation
VFMADDPDx	xmm, xmm, xmm/m128, xmm/m128	$0 = $1×$2 + $3
VFMADDPDy	ymm, ymm, ymm/m256, ymm/m256
VFMADDPSx	xmm, xmm, xmm/m128, xmm/m128
VFMADDPSy	ymm, ymm, ymm/m256, ymm/m256
VFMADDSD	xmm, xmm, xmm/m64, xmm/m64
VFMADDSS	xmm, xmm, xmm/m32, xmm/m32

CPUs mit FMA3

• Intel
  • Bei Intel wird die Einführung von FMA3 in der Haswell-Architektur für 2013 erwartet.
• AMD
  • AMD hat angekündigt, FMA3 ebenfalls zu unterstützen, falls Intel sich auf FMA3 beschränken sollte.. Dies könnte bereits mit dem "Bulldozer" noch 2012 geschehen.

Mnemonic	Operanden	Operation
VFMADD132PDy	ymm, ymm, ymm/m256	$0 = $0×$2 + $1
VFMADD132PSy
VFMADD132PDx	xmm, xmm, xmm/m128
VFMADD132PSx
VFMADD132SD	xmm, xmm, xmm/m64
VFMADD132SS	xmm, xmm, xmm/m32
VFMADD213PDy	ymm, ymm, ymm/m256	$0 = $1×$0 + $2
VFMADD213PSy
VFMADD213PDx	xmm, xmm, xmm/m128
VFMADD213PSx
VFMADD213SD	xmm, xmm, xmm/m64
VFMADD213SS	xmm, xmm, xmm/m32
VFMADD231PDy	ymm, ymm, ymm/m256	$0 = $1×$2 + $0
VFMADD231PSy
VFMADD231PDx	xmm, xmm, xmm/m128
VFMADD231PSx
VFMADD231SD	xmm, xmm, xmm/m64
VFMADD231SS	xmm, xmm, xmm/m32

Anwendung

• Nützlich für gleitkommaintensive Berechnung, vor allem im Multimedia-, wissenschaftlichen oder Finanzberechnungen. Ganzzahloperationen sollen später folgen.
• Erhöht Parallelität und Durchsatz von Gleitkomma-SIMD-Berechnungen
• Verringert die Registerlast durch nicht destruktive Vier-Operanden-Form (im Fall von FMA4)

CPUs mit AVX

• Intel
  • keine, erwartet 2013

• AMD:
  • Bulldozer-Prozessoren seit Q4 2011.