FMA x86

FMA x86 ist eine Befehlssatzerweiterung für Mikroprozessoren von Intel und AMD zur Unterstützung der Fused-Multiply-Add-Technik (FMA). Von AMD erfolgte hierzu erstmals eine Umsetzung in den „Bulldozer“-CPUs. Intel setzte dies erst in den Haswell-Prozessoren ein.

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

• FMA4 ist die vollwertige Version, die eine Operation der Form ${\displaystyle d=a+b\cdot c}$ 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 hat FMA4 nicht implementiert.
• AMD hatte FMA4 implementiert:
  • AMD-Bulldozer-basierte Prozessoren (AMD FX), Q4/2011
  • Piledriver-basierte Prozessoren (AMD FX, Trinity und Richland APUs), Q2/2012
  • Steamroller-basierte Prozessoren (4. Generation A-Serie-Prozessoren, Kaveri-APUs) Q1/2014
  • ab der Zen-Mikroarchitektur (Q1/2017) ist FMA4 nicht mehr implementiert

CPUs mit FMA3

• Intel
  • Alle Intel-Core-i-Prozessoren ab der Haswell-Mikroarchitektur (4. Generation Core i-Prozessoren)
• AMD
  • Piledriver-basierte Prozessoren (2. Generation FX CPUs, Trinity und Richland APUs), Q2/2012
  • Steamroller-basierte Prozessoren (4. Generation A-Serie-Prozessoren, Kaveri-APUs) Q1/2014
  • Alle Ryzen- und Epyc-Prozessoren (ab der 1. Zen-Microarchitektur) Q1/2017

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)