7、单指令多数据（SIMD）技术详解

单指令多数据（SIMD）技术详解

1. SIMD 简介

单指令多数据（SIMD）模式是最简单的并行处理方法，如今也最为常见。多数情况下，SIMD 模式等同于向量化。十年前，向量计算机价格昂贵，但编程相对简单。如今，受多媒体应用的推动，向量硬件在英特尔奔腾 III 和奔腾 4 个人电脑，以及苹果/摩托罗拉 G - 4 机器中已普遍存在。

内联函数（intrinsics）看似能让程序员贴近硬件，但实际上硬件控制是间接的，寄存器分配由编译器完成，可能并非程序员期望的结果。SSE2 或 Altivec 编程体现了一种指令级并行性，即 SIMD 或向量化，它能用单条指令处理多个数据。内联函数是包含一个或多个 SIMD 指令的 C 宏，用于对多个数据执行特定操作，通常每次处理 4 个字的数据。在英特尔 SSE 中，数据显式声明为 __mml28 数据类型；在 G - 4 Altivec 中使用向量变量。

2. 重要概念

以下四个基本概念至关重要：
- 内存访问
- 数据依赖 ：涉及数据在计算过程中的相互依赖关系。
- 流水线和循环展开 ：提高计算效率的重要手段。
- 分支执行
- 归约操作

为了更好地理解这些概念，将通过以下示例进行说明：
- 线性代数 ：一级基本线性代数子程序（BLAS），包括向量更新（-axpy）、归约操作和线性搜索。
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