10、SIMD编程：从基础到FFT应用

SIMD编程：从基础到FFT应用

1. SIMD基础与数据对齐

SIMD（Single Instruction Multiple Data）即单指令多数据，是一种并行计算技术。在向量处理中，Intel Pentium III和Pentium 4芯片拥有一组名为XMM的八个向量寄存器，在SSE（Streaming SIMD Extensions）框架下，这些32位的4字寄存器非常适合进行科学计算的向量处理。而Apple/Motorola对IBM G - 4芯片的改进则增加了名为Altivec的硬件，包含32个4字寄存器。

在使用Altivec和SSE硬件时，数据对齐是一个极其重要的考虑因素。由于缓存加载具有关联性，在4路关联的情况下，缓存行长度为16字节（4个字），内存加载是基于4字边界进行的。当从内存地址m加载标量字时，地址会按16字节取模，加载从地址(m / 16) • 16开始。如果要加载从A3开始的4字段，可能会出现数据未对齐的情况，即数据不在16字节边界上。这种未对齐情况需要由程序处理，硬件不会像处理简单标量数据那样自动处理。在后续的BLAS示例中，我们假设数据是正确的4字对齐的。

2. G - 4上的SDOT计算

在G - 4上进行SDOT计算时，我们使用Altivec指令集。这里我们假设sdot的元素数量n是4的倍数（n = q • 4）。以下是sdotO函数的代码：

float sdotO(int n, float *x, float *y)
{ 
    /* no x,y strides */
    float *xp,*yp,sum=0.0;
    int i,