Seminar Parallele Rechnerarchitekturen SS04 \ SIMD Implementierung aktueller Prozessoren 2 (Dominik Tamm) \ Inhalt. Seite 1

Transkript

1 \ Inhalt Seite 1

2 \ Inhalt SIMD Kurze Rekapitulation 3Dnow! (AMD) AltiVec (PowerPC) Quellen Seite 2

3 \ Wir erinnern uns: Nach Flynn s Taxonomie kann man jeden Computer In eine von vier Kategorien einteilen: ein Befehlsstrom, ein Datenstrom (SISD) ein Befehlsstrom, mehrere Datenströme (SIMD) mehrere Befehlsströme, ein Datenstrom (MISD) mehrere Befehlsströme, mehrere Datenströme (MIMD) Seite 3

4 \ Wir erinnern uns: SIMD Kurze Rekapitulation 3Dnow! (AMD) AltiVec (PowerPC) VIS (SPARC) Seite 4

5 \ SIMD = Single Instruction, Multiple Data SIMD bezeichnet die Eigenschaft eines Computers den selben Befehl auf mehreren Datenströme gleichzeitig auszuführen. Seite 5

6 \ SIMD Seite 6

7 \ SIMD durch MMX Seite 7

8 \ SIMD durch MMX Bei 32Bit langen Registern. => bspw. 4 Werte gleichzeitig! Seite 8

9 \ 3DNow! AMD s Antwort auf MMX erstmals im K6 (K6-2) proprietär / nicht Intel-kompatibel 1998 (ca.) auf dem Markt Seite 9

10 \ 3DNow! Es können 19 neue Befehle für Fließkommazahlen benutzt werden: 1x64 Bit (Double-precision) 2x32 Bit (Single-precision) In einem FP-Register gleichzeitig bearbeitbar. Seite 10

11 \ 3DNow! Es gibt 2 neue Befehle zum schnellen Umschalten zwischen x86 FPU und MMX-Modus Seite 11

12 \ 3DNow! Es gibt 2 neue Befehle zum schnellen Umschalten zwischen x86 FPU und MMX-Modus => Code kann besser gemischt werden! Seite 12

13 \ 3DNow! Insgesamt 21 neue Befehle. Code muss nur innerhalb des Programms geändert werden, nicht im OS. Seite 13

14 \ 3DNow! Im Gegensatz zu MMX war 3DNow! ein riesiges Kaufargument. AMD erklärt sich das so: MMX technology was developed to improve the integer-intensive operations used in 3D rendering at the back end of the graphics pipeline. However, by the time MMX technology reached the market, 3D graphics accelerator performance had outpaced most of what MMX could do. While MMX technology can enhance integerintensive applications, today's state-of-the-art graphics accelerators provide an optimal performance boost for 3D rendering. 3DNow! technology complements and enhances the performance of these accelerator products by speeding up the floating-point-intensive, front-end stages of the graphics pipeline. Seite 14

15 Seminar Parallele Rechnerarchitekturen SS04 \ 3DNow! Im Gegensatz zu MMX war 3DNow! ein riesiges Kaufargument. Seite 15

16 \ Erweiterungen von 3DNow! Extended 3DNow! Erstmals im K7 (Athlon) Einführung Frühjahr Instruktionen (inkl. DSP) 3DNow! Professional Erstmals im Athlon MP Ab ca Zusätzlich 57 neue Befehle Verleiht CPU völlige Kompatibilität zu SSE Seite 16

17 \ AltiVec Ein Warenzeichen von Motorola Entwickelt von Motorola, IBM und Apple Erstmals im PowerPC CPU des G4 implementiert IBM nennt es VMX Apple Velocity Engine Seite 17

18 \ AltiVec Hauptbestandteil ist eine 128Bit Vektoreinheit 32 mal 128 Bit Register 162 neue Befehle gegenüber Vorgänger-CPU Jeder Befehl bezieht sich auf maximal 3 Quell und 1 Zielregister Seite 18

19 \ AltiVec Seite 19

20 \ AltiVec In der Zielanwendung wie MMX und 3DNow! Technologien, jedoch darüberhinaus für IP-Telefonie, Spracherkennung und Netzwerkdienste ausgelegt. Seite 20

21 \ AltiVec Theoretisch wird für die gleichen Berechnungen nur ein Achtel der Zeit benötigt. Jedoch muss der Programmierer seine Software darauf auslegen, die Vektoreinheit auszunutzen. Das andere Problem ist, dass der Nachschub an Daten zur VE zu langsam erfolgt. (-> Flaschenhals RAM) Im G5 ist daher eine breitbandigere Architektur vorgesehen. Seite 21

22 \ AltiVec Im Endeffekt erreicht AltiVec immer noch eine Verdopplung der Leistung gegenüber einer x86 CPU gleicher Generation! Seite 22

23 \ Quellen Seite 23

24 \ Ende Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Seite 24