| Одиночный поток команд (single instruction) |
Множество потоков команд (multiple instruction) | |
|---|---|---|
| Одиночный поток данных (single data) |
SISD (ОКОД) |
MISD (МКОД) |
| Множество потоков данных (multiple data) |
SIMD (ОКМД) |
MIMD (МКМД) |
SIMD (англ. single instruction, multiple data — одиночный поток команд, множественный поток данных, ОКМД) — принцип компьютерных вычислений, позволяющий обеспечить параллелизм на уровне данных. Один из классов вычислительных систем в классификации Флинна.
SIMD-компьютеры состоят из одного командного процессора (управляющего модуля), называемого контроллером, и нескольких модулей обработки данных, называемых процессорными элементами. Управляющий модуль принимает, анализирует и выполняет команды. Если в команде встречаются данные, контроллер рассылает на все процессорные элементы команду, и эта команда выполняется на нескольких или на всех процессорных элементах. Каждый процессорный элемент имеет свою собственную память для хранения данных. Одним из преимуществ данной архитектуры считается то, что в этом случае более эффективно реализована логика вычислений. До половины логических инструкций обычного процессора связано с управлением выполнением машинных команд, а остальная их часть относится к работе с внутренней памятью процессора и выполнению арифметических операций. В SIMD-компьютере управление выполняется контроллером, а «арифметика» отдана процессорным элементам.
Векторные процессоры также использовали принцип SIMD, одной командой могли обрабатываться векторы размером до нескольких тысяч элементов.
SIMD-расширения различных архитектур
[править | править код]Короткие SIMD инструкции (64 или 128 бит) стали появляться в процессорах общего назначения в 1990-х годах. В разной степени следующие процессорные архитектуры поддерживают SIMD-расширения или SIMD-инструкции:
- DEC Alpha — Motion Video Instructions (MVI)
- IBM PowerPC: AltiVec, SPE
- HP's PA-RISC Multimedia Acceleration eXtensions (MAX)
- Intel: MMX, iwMMXt, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.x, AVX, AVX2
- AMD: 3DNow!
- ARC: ARC Video subsystem
- SPARC: VIS, VIS2
- Sun: MAJC
- ARM: NEON
- MIPS: MDMX (MaDMaX), MIPS-3D
- RISC-V: P-extension
Группа из IBM, Sony, Toshiba совместно разработала для процессора Cell Processor сопроцессор SPU, набор команд которого в значительной степени использовал SIMD. NXP (Philips) разработала несколько SIMD-процессоров Xetal, в котором имелось 320 процессорных элементов, работавших с 16-битными данными.
Современные видеоускорители (GPU) обычно основаны на SIMD-архитектуре с поддержкой векторов длины 128, 256 или более бит.
Расширение Advanced Vector Extensions компании Intel предоставляет набор SIMD-инструкций для обработки данных в формате с плавающей запятой в группах длиной 256 бит. Сопроцессоры Intel MIC включают в себя 512-битный набор инструкций.
x86-совместимые процессоры
[править | править код]- MMX — Multimedia Extensions. Коммерческое название дополнительного набора инструкций, выполняющих характерные для процессов кодирования/декодирования потоковых аудио-/видеоданных действия за одну машинную инструкцию. Впервые появился в процессорах Pentium MMX.
- MMX Extended — расширенный набор инструкций MMX, используемый в процессорах AMD и Cyrix.
- 3DNow! — расширение набора команд MMX процессоров AMD, начиная с AMD K6-2.
- 3DNow! Extended — расширение набора команд 3DNow! процессоров AMD, начиная с AMD Athlon.
- SSE — набор инструкций, разработанный Intel и впервые представленный в процессорах серии Pentium III.
- SSE2 — набор инструкций, разработанный Intel и впервые представленный в процессорах серии Pentium 4.
- SSE3 — третья версия SIMD-расширения Intel, потомок SSE, SSE2 и x87. Представлен 2 февраля 2004 года в ядре Prescott процессора Pentium 4.
- SSSE3 — набор SIMD-инструкций, используемый в процессорах Intel Core 2 Duo.
- SSE4 — новая версия SIMD-расширения Intel. Анонсирован 27 сентября 2006 года. Представлен в 2007 году в процессорах серии Penryn.
- AVX — анонсированная версия SIMD-расширения Intel, которая представлена в 2010 году в процессорах архитектуры Sandy Bridge.
- AVX2
- AVX512 - расширение системы команд при помощи кодировки с префиксом EVEX.
См. также
[править | править код]- Таксономия Флинна
- Система команд
- Список систем команд
- Архитектура набора команд
- Расширения архитектуры x86
| Intel | |
|---|---|
| AMD | |
| Cyrix | |
Технологии цифровых процессоров | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Архитектура | |||||||||
| Архитектура набора команд | |||||||||
| Машинное слово | |||||||||
| Параллелизм |
| ||||||||
| Реализации | |||||||||
| Компоненты | |||||||||
| Управление питанием | |||||||||