Why do modern compilers prefer SSE over FPU for single floating-point operations

I recently tried to read assemblies of the binary of my code and found that a lot of floating-point operations are done using XMM registers and SSE instructions. For example, the following code:

float square(float a) {
    float b = a + (a * a);
    return b;
} 

will be compiled into

push    rbp
mov     rbp, rsp
movss   DWORD PTR [rbp-20], xmm0
movss   xmm0, DWORD PTR [rbp-20]
mulss   xmm0, xmm0
movss   xmm1, DWORD PTR [rbp-20]
addss   xmm0, xmm1
movss   DWORD PTR [rbp-4], xmm0
movss   xmm0, DWORD PTR [rbp-4]
pop     rbp
ret

and the result is similar for other compilers.
https://godbolt.org/z/G988PGo6j

And with -O3 flag

movaps  xmm1, xmm0
mulss   xmm0, xmm0
addss   xmm0, xmm1
ret

Does this mean operations using SIMD registers and instructions are usually faster than using normal registers and the FPU?

Also, I’m curious about specific cases where the compiler’s decision to use SSE might fail.

2

SSE was developed as a replacement for the x87 FPU as the x87 FPU’s design is a bit idiosyncratic and hard to generate code for. The main issues are:

  • code generation for stack-based processors like the x87 FPU is not as well understood as for register-based processors, making the code generated by many compilers full of inefficient extra fxch, fld, and fst(p) instructions. This is much easier to get right with a register-based architecture like SSE.
  • SSE supports SIMD operation, greatly speeding up floating point operations on arrays if used. X87 supports no such thing
  • on the x87 FPU, the data type used is Intel’s 80 bit floating point format. The precision of floating-point operations is configured using a control register and is expensive to change. Therefore, compilers generating code for the x87 unit would run all computations with full precision, even when only single precision is called for by the programmer. This both changes the result slightly and reduces performance as higher precision operations may take more time to complete. Additionally, each load and store from/to the x87 unit involves an implicit data type conversion. The SSE unit on the other hand encodes precision in the instruction used, allowing the compiler to use exactly the precision the programmer called for.
  • recently, CPU manufacturers have reduced investments into improving the x87 FPU (or even took back existing improvements, like fxch being a rename), leading to a widening gap in performance between x87 and SSE.

I recommend to only use the x87 FPU if code size is an issue or if you require the 80 bits floating point format. Otherwise stick with SSE or (on recent processors) AVX.

7

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật