3DNow!（據稱是“3D No Waiting!”的縮寫）是由AMD開發的一套SIMD多媒體指令集，支持單精度浮點數的矢量運算，用於增強x86架構的計算機在三維圖像處理上的性能。
基本介紹
- 外文名：3D No Waiting!
- 縮寫：3DNow!
- 開發公司：AMD
- 類別：SIMD多媒體指令集
歷史,執行環境,指令集,官方訊息,
歷史
1996年Intel首先推出了支持MMX的Pentium處理器，極大地提高了CPU處理多媒體數據的能力，被廣泛地套用於語音合成、語音識別、音頻視頻編解碼、圖像處理和流媒體等領域。但是MMX只支持整數運算，浮點數運算仍然要使用傳統的x87協處理器指令。
由於MMX與x87的暫存器相互重疊，在MMX代碼中插入x86指令時必須先執行EMMS指令清除MMX狀態，頻繁地切換狀態將嚴重影響性能。這限制了MMX指令在需要大量浮點運算的程式，如三維幾何變換、裁剪和投影中的套用。
另一方面，由於x87古怪的棧式暫存器結構，使得硬體上將其流水線化和軟體上合理調度指令都很困難，這成為提高x86架構浮點性能的一個瓶頸。
為了解決以上這兩個問題，AMD公司於1998年推出了包含21條指令的3DNow!指令集，並在其K6-2處理器中實現。K6-2是第一個能執行浮點SIMD指令的x86處理器，也是第一個支持平坦浮點暫存器模型的x86處理器。藉助3DNow!，K6-2實現了x86處理器上最快的浮點單元，在每個時鐘周期內最多可得到4個單精度浮點數結果，是傳統x87協處理器的4倍。許多遊戲廠商為3DNow!最佳化了程式，微軟的DirectX 7也為3DNow!做了最佳化，AMD處理器的遊戲性能第一次超過Intel，這大大提升了AMD在消費者心目中的地位。K6-2和隨後的K6-III成為市場上的熱門貨。
1999年，隨著AMD Athlon處理器的推出，AMD為3DNow!增加了5條新的指令，用於增強其在DSP方面的性能，它們被稱為“擴展3DNow!”（Extended 3DNow!）。
為了對抗3DNow!，Intel公司於1999年推出了SSE指令集。SSE幾乎能提供3DNow!的所有功能，而且能在一條指令中處理兩倍多的單精度浮點數；同時，SSE完全支持IEEE 754，在處理單精度浮點數時可以完全代替x87。這迅速瓦解了3DNow!的優勢。
1999年後，隨著主流作業系統和軟體都開始支持SSE並為SSE最佳化，AMD在其2000年發布的代號為“Thunderbird”的Athlon處理器中添加了對SSE的完全支持（“經典”的Athlon或K7隻支持SSE中與MMX有關的部分，AMD稱之為“擴展MMX”即Extended MMX）。隨後，AMD致力於AMD64架構的開發；在SIMD指令集方面，AMD跟隨Intel，為自己的處理器添加SSE2和SSE3支持，而不再改進3DNow!。
執行環境
3DNow!指令的執行環境與MMX一樣，都是將8個x87暫存器ST0～ST7的低64位重命名為MMX暫存器MM0～MM7，並依平坦模式進行操作（即指令可以任意訪問這8個暫存器中的任何一個而不必使用堆疊）。
由於3DNow!使用的暫存器與x87暫存器重疊，任務切換時，保存x87暫存器狀態的同時也保存了3DNow!的狀態，所以3DNow!不需要作業系統的額外支持。只要CPU支持3DNow!，含有3DNow!代碼的程式可以在只考慮到x87狀態的原有的作業系統上不加修改地運行。
指令集
3DNow!和擴展3DNow!的26條指令從功能上可以分為以下五類：
單精度浮點運算指令
3DNow!還包含有計算單精度倒數和開方倒數的指令，並可以依程式需要，得到12位精度和24位精度的結果。這些指令一次只能處理一個單精度浮點數。
增強的MMX指令
PAVGUSB用於求64位緊縮位元組（8×8位位元組）的平均值，可用於視頻編碼中的像素平均和圖像縮放等。可能是意識到這個功能的重要性，Intel在SSE中添加了功能完全相同的PAVGB指令。
PMULHRW則用來補充MMX指令PMULHW的不足，在緊縮無符號字（4×16位字）相乘時可以得到比後者更準確的結果。
數據類型轉換指令
PF2ID、PI2FD等4條指令用於完成整數和單精度浮點數之間的相互轉換。
數據預取指令
PREFETCH/PREFETCHW指令用於把將要使用到的數據從主存提前裝入快取中，以減少訪問主存的指令執行時的延遲。Intel在SSE中添加了類似的PREFETCHTx指令
快速退出MMX狀態指令
FEMMS指令與MMX中的EMMS功能相同，用於退出MMX狀態。在K6-2和K6-III處理器中，FEMMS比EMMS更快；在Athlon及更新的處理器中，FEMMS等同於EMMS。
官方訊息
作為AMD處理器歷史上最古老的多媒體指令集，3DNow!正在和我們揮手告別，未來的特定AMD處理器將不再提供支持。
AMD通過官方部落格宣布，這些新處理器中將不會再設定“3DNow! Instructions”的功能標誌位，也就是CPUID擴展功能字的第31位不再為1。開發人員今後必須在使用之前首先檢查當前處理器是否還支持3DNow!，避免導致程式運行失敗，如需要相關指令可套用更新的SSE系列指令集。
不過例外的是，3DNow!版本的PREFETCH、PREFETCHW指令已經自成一體，AMD也計畫今後繼續提供支持。它們在CPUID規範中的功能標誌位是3DNowPrefetch。
但是AMD並沒有公布具體哪些處理器將會放棄支持3DNow!，估計會涉及即將推出的Fusion APU加速處理器和“推土機”架構產品。
3DNow!指令集簡史：
1996年，Intel Pentium處理器率先加入了MMX指令集，極大地提高了多媒體處理能力，但僅支持整數運算，浮點運算仍然要使用傳統的x87協處理器指令。隨後在1998年，AMD推出了包含21條新指令的3DNow!指令集(據說是3D No Waiting!的縮寫)，並用於其K6-2處理器，使之成為第一個能夠執行浮點SIMD指令的x86處理器，實現了x86架構下最快的浮點單元，四倍於x87協處理器。
3DNow!指令集贏得了業界的廣泛支持，包括微軟DX7都對其進行了最佳化，AMD處理器的遊戲性能得以第一次超越Intel，K6-2和隨後的K6-III成為市場上的熱門產品。
1999年，AMD Athlon處理器發布，3DNow!指令集也增加了5條新指令，成為擴展3DNow!，但是同年Intel又推出了SSE指令集，在提供3DNow!幾乎所有功能的同時大大提高了單精度浮點處理速度，還完全支持IEEE754標準，3DNow!優勢不再。
之後主流作業系統和軟體都開始支持SSE指令集並為其最佳化，AMD 2000年的新款Athlon處理器(代號雷鳥)中也加入了SSE。之後的時間裡，AMD開始致力於AMD64架構的開發，SIMD指令集方面則跟隨Intel，連續添加了SSE2、SSE3，不再改進3DNow!。
