什么是SIMD?

SIMD(单指令多数据流)是CPU中的一种指令集,能并行处理多个数据,尤其适合多媒体应用和数据密集型运算。通过CPUID指令可以查询CPU对SIMD的支持情况,比如x86/x86_64平台的SSE指令集。这种技术通过数组方式存储数据,能提升计算效率,即使在不支持SIMD的环境下也可用循环实现类似效果。猿代码科技提供先进计算基础训练,与国家超算中心合作,培养行业人才。

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为了提高 CPU 指令处理数据的能力,半导体厂商在 CPU 中推出了一些可以同时并行处理多个数据的指令 ——SIMD指令

百度百科定义为:

SIMD全称Single Instruction Multiple Data,单指令多数据流,能够复制多个操作数,并把它们打包在大型寄存器的一组指令集

Simd在性能是有哪些优势?

以加法指令为例,单指令单数据(SISD)的CPU对加法指令译码后,执行部件先访问内存,取得第一个操作数;之后再一次访问内存,取得第二个操作数;随后才能进行求和运算。而在SIMD型的CPU中,指令译码后几个执行部件同时访问内存,一次性获得所有操作数进行运算。这个特点使SIMD特别适合于多媒体应用等数据密集型运算。

由于SIMD指令有多个版本,每个版本支持的指令集不同。所以如果你的软件要支持更多的CPU,就要在使用SIMD指令之前知道当前指令运行所在的CPU是否支持这条指令。

x86/x86_64 提供了CPUID指令,可以通过这个指令查询当前CPU指令支持SSE指令集情况。

CPUID指令可以用来查询CPU的好多东西,Intel有一个超过100页的文档,专门介绍cpuid这条指令。这里我们仅介绍一下SSE相关的内容,后面如有机会也可以专门介绍一下这条指令。

 CPUID指令是从80486开始才有,之前的CPU没有这条指令,当然这个问题大家大可不必担心,因为你能用到486之前的处理器的机会机乎没有,除非你用模拟器去专门模拟这个处理器。

每列的数据存储在一起,可以认为这些数据是以数组的方式存储的,基于这样的特征,当该列数据需要进行某一同样操作,可以使用SIMD进一步提升计算效率,即便运算的机器上不支持SIMD, 也可以通过一个循环来高效完成对这个数据块各个值的计算。

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