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并行向量处理机

指数 并行向量处理机

向量处理器,又称数组处理器,是一种实现了直接操作一维数组(向量)指令集的中央处理器(CPU)。这与一次只能处理一个数据的标量处理器正相反。向量处理器可以在特定工作环境中极大地提升性能,尤其是在数值模拟或者相似领域。向量处理器最早出现于20世纪70年代早期,并在70年代到90年代期间成为超级计算机设计的主导方向,尤其是多个克雷(Cray)平台。由于90年代末常规处理器设计性能提升,而價格快速下降,基于向量处理器的超级计算机逐渐让出了主导地位。 现在,绝大多数商业化的CPU实现都能够提供某种形式的向量处理的指令,用来处理多个(向量化的)数据集,也就是所谓的SIMD(单一指令、多重数据)。常见的例子有 VIS, MMX, SSE, AltiVec 和 AVX。向量处理技术也能在游戏主机硬件和图形加速硬件上看到。在2000年,IBM,东芝和索尼合作开发了Cell处理器,集成了一个标量处理器和八个向量处理器,应用在索尼的PlayStation 3游戏机和其他一些产品中。 其他CPU设计还可能包括多重指令处理多重(向量化的)数据集的技术——也就是所谓的MIMD(多重指令、多重数据)——并实现了VLIM。此类设计通常用于特定应用场合,而不是面向通用计算机的市场化产品。在富士通的 FR-V VLIW/vector 处理器中,组合使用了两种技术。.

17 关系: AltivecAVX指令集向量处理器富士通中央处理器东芝并行计算Cell (微處理器)索尼超级计算机IBMMMXPlayStation 3SSEVIS标量处理器数组

Altivec

AltiVec是一个浮点和整型单指令流多数据流(SIMD)指令集,其由苹果,IBM,Freescale Semiconductor(早先的摩托罗拉的半导体部,合称AIM联盟),创建并拥有,并由PowerPC版本实现,包括摩托罗拉的G4,IBM的G5和POWER6,还有P.A. Semi的PWRficient PA6T。AltiVec其实是由Freescale公司拥的一个商标,所有这个系统也被看作是苹果的Velocity引擎和IBM与P.A. Semi的VMX,虽然IBM今天也在使用AltiVec。 值得注意的是,AltiVec指的是一个指令集,而IBM和摩托罗拉在中央处理器的实现上有不同的逻辑设计。现在,IBM的核心没有包含摩托罗拉授权的AltiVec逻辑设计,反之亦然。 AltiVec是Power ISA v.2.03详述的一个标准部分。在这个详述出现之前,AltiVec一直不是PowerPC的正式组件,虽然其使用PowerPC的指令格式和语法并拥有专门为此目的而分配的作业码空间。.

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AVX指令集

AVX指令集(Advanced Vector Extensions,即高级向量扩展指令集)是x86架构处理器中的指令集,被英特尔和AMD的处理器所支持。AVX指令集由英特尔在2008年3月提出,并在2011年第一季度出品的Sandy Bridge系列处理器首获支持。随后,AMD在2011年第三季度的Bulldozer系列处理器也支持了AVX。 AVX是X86指令集的SSE延伸架構,如IA16至IA32般的把暫存器XMM 128bit提升至YMM 256bit,以增加一倍的運算效率。此架構支持了三運算指令(3-Operand Instructions),減少在編碼上需要先複製才能運算的動作。在微碼部分使用了LES LDS這兩少用的指令作為延伸指令Prefix。 AVX2指令集将整数操作扩展到了256位,并引入了FMA指令集作为扩充。AVX-512则将指令进一步扩展到了512位。.

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向量处理器

#重定向 并行向量处理机.

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富士通

富士通公司(日語:富士通株式会社,英語:Fujitsu Limited)是一家源自於日本的綜合跨國電子製造公司與資訊科技(ICT)服務公司。總部位於東京,擁有100個以上的海外據點與16萬名以上的優秀員工,提供世界各地的客戶最佳的專業ICT服務。致力於研發、製造與銷售各類通訊系統、資訊處理系統與電子產品(半導體、超級電腦、個人電腦、伺服器)及相關服務,為日本第一大、世界領先的資訊科技公司。.

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中央处理器

中央处理器 (Central Processing Unit,缩写:CPU),是计算机的主要设备之一,功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。计算机的可编程性主要是指对中央处理器的编程。中央处理器、内部存储器和输入/输出设备是现代电脑的三大核心部件。1970年代以前,中央处理器由多个独立单元构成,后来发展出由集成电路制造的中央处理器,這些高度收縮的元件就是所謂的微处理器,其中分出的中央处理器最為复杂的电路可以做成单一微小功能强大的单元。 中央处理器廣義上指一系列可以执行复杂的计算机程序的逻辑机器。这个空泛的定义很容易地将在“CPU”这个名称被普遍使用之前的早期计算机也包括在内。无论如何,至少从1960年代早期开始,这个名称及其缩写已开始在电子计算机产业中得到广泛应用。尽管与早期相比,“中央处理器”在物理形态、设计制造和具体任务的执行上有了极大的发展,但是其基本的操作原理一直没有改变。 早期的中央处理器通常是为大型及特定应用的计算机而定制。但是,这种昂贵的为特定应用定制CPU的方法很大程度上已经让位于开发便宜、标准化、适用于一个或多个目的的处理器类。这个标准化趋势始于由单个晶体管组成的大型机和微机年代,随着集成电路的出现而加速。IC使得更为复杂的中央处理器可以在很小的空间中设计和制造(在微米的數量级)。中央处理器的标准化和小型化都使得这一类数字设备和電子零件在现代生活中的出现频率远远超过有限应用专用的计算机。现代微处理器出现在包括从汽车到手机到儿童玩具在内的各种物品中。.

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东芝

東芝(,Toshiba Corporation)是日本八大旗艦電機製造商之一,目前因業績不佳,財報造假,而面臨倒閉風險,現東芝已無消費性電子產品部門,皆已分拆或售出,半導體部門也預計將出售。東芝於2015年,爆發涉及高達16億美元的會計造假案件,主要為來自晶片及半導體部門的虛假營收及掩蓋來自西屋核電公司的虧損,導致東芝現面臨除牌及破產問題。.

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并行计算

并行计算(parallel computing)一般是指许多指令得以同时进行的计算模式。在同時進行的前提下,可以將計算的過程分解成小部份,之後以並行方式來加以解決。 電腦軟體可以被分成數個運算步驟來執行。為了解決某個特定問題,軟體採用某個演算法,以一連串指令執行來完成。傳統上,這些指令都被送至單一的中央处理器,以循序方式執行完成。在這種處理方式下,單一時間中,只有單一指令被執行(processor level: 比较微处理器,CISC, 和RISC,即流水线Pipeline的概念,以及后来在Pipeline基础上以提高指令处理效率为目的的硬件及软件发展,比如branch-prediction, 比如forwarding,比如在每个运算单元前的指令堆栈,汇编程序员对programm code的顺序改写)。平行運算採用了多個運算單元,同時執行,以解決問題。.

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Cell (微處理器)

Cell Broadband Engine是一種微處理器架構,Cell是「Cell Broadband Engine Architecture」的簡寫,通常簡稱CBEA或部分的Cell BE。Cell 处理器是由日本索尼、索尼電腦娛樂、东芝、國際商業機器(IBM)公司联合开发、用于高速运算的处理器。它是以RISC指令体系的Power架构来设计的,并具有高时钟频率、高执行效率等特点。主要应用于PlayStation 3和刀鋒服务器之上。而CELL處理器的第二代版本,提高了双精度浮点运算性能。以往的CELL處理器,双精度的性能只有單精度的十分之一。而新的CELL處理器,可以使到双精度性能有五倍的提升。.

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索尼

索尼公司(ソニー株式会社,Sony Corporation)是源自日本的跨國綜合企業,以研製電子產品為主要事業,經營領域橫跨消費性電子產品、專業性電子產品、遊戲、金融、娛樂及養老院等,擁有全世界的品牌知名度。其最早前身為1946年5月創立的「東京通信工業株式會社」,由擁有技術研發背景的井深大與擅長公關、行銷的盛田昭夫共同創辦,目前由遊戲部門出身的平井一夫與其經營團隊共同領導。總部位於東京都港區港南的(Sony City)。 索尼原以「新力」及「新力牌」做為港臺等地的中文譯名,由於臺灣亦有印章公司使用此名稱,因而改為已經於中國大陸通用的「索尼」,並於2009年4月1日統一使用,以更接近原始使用羅馬字拼寫的「SONY」的發音。.

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超级计算机

超级计算机(Supercomputer),指能够执行一般个人电脑无法处理的大资料量与高速运算的计算机,规格与性能比个人计算机强大许多。现有的超级计算机运算速度大都可以达到每秒一兆(万亿,非百万)次以上。「超级计算」(supercomputing)這名詞第一次出現,是在1929年《纽约世界报》关于IBM为哥伦比亚大学建造大型報表机(tabulator)的报导。 1960年代,超级计算机由麥可·徐(Michael Tsui)在Control Data Corporation裡设计出来并领先市场直到1970年代克雷创立自己的公司──克雷研究。凭着他的新设计,他控制了整个超级计算机市场,并占据颠峰位置长达五年(1985年-1990年)。到了1980年代,正值小型计算机市场萌芽阶段,大量小型对手加入竞争。在1990年代中期,很多对手受不了市场的冲击而消声匿迹。今天,超级计算机成了一种由像IBM及惠普等大型计算机公司所特意设计的计算机。虽然这些公司通过不断并购其他公司而增强了自己的经验,克雷研究依然是超级计算机领域的巨头之一。.

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IBM

国际商业机器股份有限公司(International Business Machines Corporation,首字母縮略字:IBM,曾译万国商用机器公司)是美國一家跨國科技公司及諮詢公司,總部位於紐約州阿蒙克市。IBM主要客户是政府和企业。IBM生产并销售计算机硬件及软件,并且为系统架构和网络托管提供咨询服务。截止2013年,IBM已在全球拥有12个研究实验室和大量的软件开发基地。IBM雖然是一家商業公司,但在材料、化学、物理等科学领域卻也有很高的成就,利用這些學術研究為基礎,发明很多产品。比较有名的IBM发明的产品包括硬盘、自動櫃員機、通用产品代码、SQL、关系数据库管理系统、DRAM及沃森。.

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MMX

MMX是由英特尔开发的一种SIMD多媒体指令集,共有57条指令。它于1996年集成在英特尔奔腾(Pentium)MMX处理器上,以提高其多媒体数据的处理能力。 其优点是增加了處理器關於多媒体方面的处理能力,缺点是占用浮点数寄存器进行运算(64位MMX寄存器实际上就是浮点数寄存器的别名)以至于MMX指令和浮点数操作不能同时工作。为了减少在MMX和浮点数模式切换之间所消耗的时间,程序员们尽可能减少模式切换的次数,也就是说,这两种操作在应用上是互斥的。AMD在此基础上发展出3D Now!指令集。 3D Now!發佈一年後,Intel在MMX基础上发展出SSE(Streaming SIMD Extensions)指令集,用來取代MMX。現在,新開發的程式不再僅使用MMX來最佳化軟體執行效能,而是改使用如SSE、3DNOW!等更容易最佳化效能的新一代多媒體指令集,不過目前的處理器大多仍可以執行針對MMX最佳化的較早期軟體。.

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PlayStation 3

PlayStation 3(簡稱為:PS3)是索尼互動娛樂所開發的家用遊戲機,也是該公司推出的第三款電視遊戲機。PlayStation 3於2006年11月11日在日本發售,同年11月17日於美國、香港及台灣上市,2007年3月23日於歐洲和大洋洲推出。剛推出時分別是配有20 GB硬碟的基本款式,以及配有60 GB硬碟和部份額外功能(無線連網、3種記憶卡插槽)的進階機種(20 GB的機種並未於歐洲和大洋洲發行)。2009年9月,PlayStation 3推出較薄及更大容量的改良機型PS3 Slim。2012年9月,推出更輕巧的新型PlayStation 3(Super Slim PlayStation 3)。2017年停產。 PlayStation 3與前代機種的差異之處之一,是提供稱為「PlayStation Network」的整合線上遊戲服務,與索尼之前由各家遊戲廠商各自提供線上服務的政策不同。此外,其他的主要特色包括強大的多媒體相容功能、與PlayStation Portable(PSP)及PlayStation Vita (PSVita)的連結能力,以及使用藍光光碟(Blu-ray Disc)作為主要的儲存媒體。PlayStation 3同時也是市場上第一款支援Blu-Ray 2.0的藍光播放器。PlayStation 3為微軟Xbox 360和任天堂Wii的市場競爭者,同為第七世代遊戲主機。.

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SSE

SSE(Streaming SIMD Extensions)是英特尔在AMD的3D Now!发布一年之后,在其计算机芯片Pentium III中引入的指令集,是繼MMX的擴充指令集。SSE指令集提供了70條新指令。AMD后来在Athlon XP中加入了对这个新指令集的支持。.

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VIS

#重定向 VIS指令集.

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标量处理器

标量处理器是最简单的一类计算机处理器。此类处理器在同一時間內只处理一条数据,如整数或者浮点数。相對之下,並行向量處理機在單一指令下可同時進行多項運算。.

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数组

在計算機科學中,陣列資料結構(array data structure),簡稱数组(Array),是由相同类型的元素(element)的集合所組成的資料結構,分配一块连续的内存来存储。利用元素的索引(index)可以计算出该元素對應的儲存地址。 最簡單的資料結構類型是一維陣列。例如,索引為0到9的32位元整數陣列,可作為在記憶體位址2000,2004,2008,...2036中,儲存10個變量,因此索引為i的元素即在記憶體中的2000+4×i位址。陣列第一個元素的記憶體位址稱為第一位址或基礎位址。 二维数组,对应于數學上的矩陣概念,可表示為二維矩形格。例如: a.

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