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 ${\displaystyle d=a+b\cdot c}${\displaystyle d=a+b\cdot c} erlaubt;
• FMA3 erfordert dagegen, dass das Zielregister eines der Operandenregister ist, und dieser dadurch überschrieben wird.

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

• Intel hat FMA4 nicht implementiert.
• AMD hatte FMA4 implementiert:
  • 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
  • Zen-Prozessoren (Q1/2017) haben zwar eine funktionierende Implementierung von FMA4, allerdings wird in der CPUID nicht angezeigt, dass die Instruktion zur Verfügung steht.^[1] Die Implementierung vom FMA4 bei Zen ist demnach inoffiziell und ab der Zen2-Mikroarchitektur (Q3/2019) schließlich nicht mehr vorhanden

• 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

• 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)
• Erhöht die Präzision gegenüber der Realisierung als zwei verkettete Multiplikations- und Additionsvorgänge. So kann es dazu kommen, dass wenn der Compiler automatisch eine Verkettung von Multiplikation und Addition durch eine FMA-Operation realisiert, dass man ein anderes, nämlich präziseres, Rechenergebnis bekommt.

1. ↑ btarunr: AMD „Zen" Does Support FMA4, Just Not Exposed. In: TechPowerUp. 15. Oktober 2018, abgerufen am 10. März 2025 (englisch). 

• Prozessorarchitektur nach Befehlssatz

• Wikipedia:Belege fehlen