概要

Flynn の分類

	Single Instruction	Multiple Instruction
Single Data	SISD	MISD
Multiple Data	SIMD	MIMD

SISD … 一回の命令で一つのデータを処理する。ごく普通の命令。
SIMD … 一回の命令で複数のデータを処理する。
MISD … 複数の命令で一つのデータを処理する。計算間違いが無いことを確認する設計。
MIMD … 複数の命令で複数のデータを処理する。所謂マルチプロセッサによる並列処理

SIMD 対応アーキテクチャ

PowerPC系の AltiVec
x86 の MMX, SSE, AVX
ARMv6, ARMv7
Cell の SPE
GPU

x86

ハード

種類と特徴

MMX 整数演算など。FPU と同時に使えない
SSE 実数演算(単精度) など
SSE2 実数演算(倍精度), 整数演算など
SSE3 実数用水平演算命令など
SSSE3 整数用水平演算命令など
SSE4 最大最小検索, bit数カウントなど

レジスタ

MMX

mm0 - mm7 まで各64bits(8bytes)。レジスタは FPU と共有

Intel 系では FPU->MMX のときは emms 命令を使う必要がある。 AMD 系では FPU->MMX, MMX->FPU のときに femms 命令を使う。

byte(8bits) * 8
word(16bits) * 4
double word(32bits) * 2

3D Now

FPU, MMX と同じレジスタを共有しているため、 emms 命令を呼び出しの前後に使う必要がある

SSE

XMMレジスタは xmm0 - xmm7 まで各128bit

float * 4 (SSE)
double * 2 (SSE2)
整数 byte(8bits) * 16 (SSE2)
整数 word(16bits) * 8 (SSE2)
整数 double word(32bits) * 4 (SSE2)
整数 quad word(64bits) * 2 (SSE2)

AMD64

SSE, SSE2 が基本命令セットに組み込まれている。 XMM レジスタは xmm15 までの 16本

対応表

	MMX	3DNow!	SSE	SSE2	SSE3	SSE4	AVX
K6	○
K6-2	○	○
K6-3	○	○
Athlon	○	○ (Enhanced)
AthlonXP	○	○ (Professional)	○
Athlon64	○	○	○	○
Athlon64(Venice)	○	○	○	○	○
Athlon64 X2	○	○	○	○	○
Phenom	○	○	○	○	○	○ SSE4a
FX	○	○	○	○	○	○ SSE4a, 4.2	○
MMX Pentium	○
Pentium II	○
Pentium III	○		○
Pentium 4	○		○	○
Pentium M	○		○	○
Pentium 4(Prescott)	○		○	○	○
Pentium D	○		○	○	○
Core	○		○	○	○
Core2Duo	○		○	○	○ (+ SSSE3)
Core2(Penryn)	○		○	○	○	○ SSE4.1
i7	○		○	○	○	○ SSE4.2
i7 (Sandy Bridge)	○		○	○	○	○ SSE4.2	○
Geode GX, LX	○	○
Geode NX	○	○ (Professional)	○
Atom	○		○	○	○ (+ SSSE3)

使い方 (言語ごと)

C言語

MMX mmintrin.h
SSE xmmintrin.h
SSE2 emmintrin.h
SSE3 pmmintrin.h
SSE4.1 smmintrin.h
SSE4.2 nmmintrin.h
3DNow! mm3dnow.h

C++言語

Visual C++ の場合

MMX ivec.h
SSE fvec.h
SSE2 dvec.h

使い方 (コンパイラごと)

gcc

コンパイラオプション

MMX -mmmx
SSE -msse
SSE2 -msse2
SSE3 -msse3

自動ベクトル化 (GCC4.0)

-ftree-vectorize オプションで、ループ処理を AltiVec, SSE を使用するように自動生成する。 -O2 等の最適化では有効にならない。

SIMDメモ

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