SIMD ( англ. single instruction, multiple data — одиночный поток команд, множественный поток данных , ОКМД ) — принцип компьютерных вычислений, позволяющий обеспечить параллелизм на уровне данных. Один из классов вычислительных систем в классификации Флинна .

SIMD-компьютеры состоят из одного командного процессора (управляющего модуля), называемого контроллером, и нескольких модулей обработки данных, называемых процессорными элементами. Управляющий модуль принимает, анализирует и выполняет команды. Если в команде встречаются данные, контроллер рассылает на все процессорные элементы команду, и эта команда выполняется на нескольких или на всех процессорных элементах. Каждый процессорный элемент имеет свою собственную память для хранения данных. Одним из преимуществ данной архитектуры считается то, что в этом случае более эффективно реализована логика вычислений. До половины логических инструкций обычного процессора связано с управлением выполнением машинных команд, а остальная их часть относится к работе с внутренней памятью процессора и выполнению арифметических операций. В SIMD-компьютере управление выполняется контроллером, а «арифметика» отдана процессорным элементам.

Векторные процессоры также использовали принцип SIMD, одной командой могли обрабатываться векторы размером до нескольких тысяч элементов.

SIMD-расширения различных архитектур

Короткие SIMD инструкции (64 или 128 бит) стали появляться в процессорах общего назначения в 1990-х годах. В разной степени следующие процессорные архитектуры поддерживают SIMD-расширения или SIMD-инструкции:

• DEC Alpha — Motion Video Instructions (MVI)
• IBM PowerPC : AltiVec ,
• HP 's PA-RISC Multimedia Acceleration eXtensions (MAX)
• Intel : MMX, iwMMXt , SSE , SSE2 , SSE3 , SSSE3 , SSE4.x , AVX ,
• AMD : 3DNow!
• ARC : ARC Video subsystem
• SPARC : VIS , VIS2
• Sun : MAJC
• ARM : NEON
• MIPS : (MaDMaX),
• RISC-V : P-extension

Группа из IBM, Sony, Toshiba совместно разработала для процессора Cell Processor сопроцессор , набор команд которого в значительной степени использовал SIMD. NXP (Philips) разработала несколько SIMD-процессоров , в котором имелось 320 процессорных элементов, работавших с 16-битными данными.

Современные видеоускорители ( GPU ) обычно основаны на SIMD-архитектуре с поддержкой векторов длины 128, 256 или более бит.

Расширение Advanced Vector Extensions компании Intel предоставляет набор SIMD-инструкций для обработки данных в формате с плавающей запятой в группах длиной 256 бит. Сопроцессоры Intel MIC включают в себя 512-битный набор инструкций.

x86 -совместимые процессоры

• MMX — Multimedia Extensions. Коммерческое название дополнительного набора инструкций, выполняющих характерные для процессов кодирования/декодирования потоковых аудио-/видеоданных действия за одну машинную инструкцию . Впервые появился в процессорах Pentium MMX .
• MMX Extended — расширенный набор инструкций MMX , используемый в процессорах AMD и Cyrix .
• 3DNow! — расширение набора команд MMX процессоров AMD , начиная с AMD K6-2 .
• 3DNow! Extended — расширение набора команд 3DNow! процессоров AMD , начиная с AMD Athlon .
• SSE — набор инструкций, разработанный Intel и впервые представленный в процессорах серии Pentium III .
• SSE2 — набор инструкций, разработанный Intel и впервые представленный в процессорах серии Pentium 4 .
• SSE3 — третья версия SIMD-расширения Intel , потомок SSE, SSE2 и x87. Представлен 2 февраля 2004 года в ядре Prescott процессора Pentium 4 .
• SSSE3 — набор SIMD-инструкций, используемый в процессорах Intel Core 2 Duo .
• SSE4 — новая версия SIMD-расширения Intel . Анонсирован 27 сентября 2006 года . Представлен в 2007 году в процессорах серии Penryn .
• AVX — анонсированная версия SIMD-расширения Intel , которая представлена в 2010 году в процессорах архитектуры Sandy Bridge .
• AVX2
• AVX512 - расширение системы команд при помощи кодировки с префиксом EVEX.

См. также

• Таксономия Флинна
• Система команд
• Список систем команд
• Архитектура набора команд
• Расширения архитектуры x86