SIMD微架构

Question

我试图了解矢量处理器和SIMD体系结构（例如ARM NEON）之间的区别。我知道这两者之间的向量寄存器长度可配置性有所不同。但是，我不确定它们的微体系结构有何不同？对于SIMD机器，是否需要与每个指令所处理的元素数量一样多的处理单元？还是像向量处理器一样，我们可以拥有比向量寄存器中的数据元素更少的处理单元数量，而只需要使用定序器在多个周期内完成一条指令？

谢谢

Answer 1

您可以使用较窄的硬件实现短向量SIMD（例如NEON或x86 SSE），例如，必须将每条指令解码为2种内部操作。

Intel在Pentium 3到Pentium M上使用128位SSE向量来实现这一点，其中Pentium 4和Core 2是第一个具有全角SIMD执行单元的微体系结构。

但是解码与数据无关，因此您不需要完整的微码定序器。

Answer 2

  

向量处理器和SIMD之间的区别

我不知道您对向量处理器的定义，但是wikipedia说SIMD是其中的一种。

  

是否是SIMD机器需要与每个指令所处理的元素数量一样多的处理单元？

某些CPU将SIMD寄存器拆分为多个部分，并独立进行处理。英特尔奔腾III将128位SSE操作拆分为64位，AMD Zen对256位AVX指令也是如此，将其拆分为128位。

  

需要使用定序器在多个周期内完成一条指令吗？

仅仅是因为它们被分割并不意味着它们会顺序运行。所有现代CPU（包括ARM）每个内核都具有多个执行单元（EU）。 Micro-op可以在不同的EU上并行运行，但是这些EU不相等。自从我提到AMD Zen以来，here’s a link。内核每个周期可以开始执行多达10个不同的微操作：4个整数（全部可以进行加或按位运算，其中2个可以相乘/除法，其中2个可以分支），2个整数加载/存储，4个128位浮点运算（两个可以加，另两个可以相乘，两个可以AES加密）。每个周期最多可以完成16条指令，8个整数，8个浮点数。不同的微操作需要不同的周期计数。