Sandy-Bridge-Prozessoren: Warum sie so schnell sind

Kein Fused Multiply Add

Die ursprünglich angedachte Unterstützung für Fused Multiply Add hat Intel in Sandy Bridge nicht implementiert. Sie soll Gerüchten zufolge erst mit Haswell kommen. Andere Gerüchte sprechen davon, dass dies bereits bei Ivy Bridge der Fall sein wird. Dabei wird eine Multiplikation mit einer Addition kombiniert, was in der Praxis sehr häufig vorkommt. Hauptvorteil dabei ist, dass nur einmal gerundet wird. Führt man Addition und Multiplikation getrennt aus, kommt es zu zwei Rundungsvorgängen und das Ergebnis wird ungenauer.

Beim Rechnen mit sehr langen Zahlen kann man durch Fused Multiply Add mehr Stellen des Ergebnisses als richtig annehmen und spart auf diese Weise Schritte, was wiederum zu einer höheren Geschwindigkeit führt.

Intel setzt dabei auf eine FMA3-Implementierung mit drei Operatoren, also a=a+b*c. Der Operand a wird bei der Berechnung zerstört. AMD hat unterdessen angekündigt, mit seinem Bulldozer-Core eine FMA4-Implementierung in der Form d=a+b*c zu unterstützen. Sie ist mit Intel inkompatibel. Bisher haben sich zu Intel inkompatible Befehle, etwa 3D Now, in Standard-Applikationen nicht durchgesetzt.

Einschränkungen für 32-Bit-Programme

Etwas unverständlich ist Intels Strategie bei der Einführung von AVX für 32-Bit-Programme. Auch im 32-Bit-Speichermodell lassen sich jetzt 256 Bit breite SIMD-Register nutzen, allerdings nur YMM0 bis YMM7. Da die Betriebssysteme ohnehin Unterstützung für AVX implementieren müssen, hätte man auch die Register YMM8 bis YMM15 freischalten können, wenn das Betriebssystem AVX für 32-Bit-Prozesse freigibt.

Da jede Software ohnehin auf AVX-Unterstützung prüfen muss, dürfte es anders als mit den GPR-Registern r8 bis r15 nicht zu Problemen durch schlecht gemachte Featureprüfung der CPU kommen.