·
SIMD (Single
Instruction Multiple Data)
Kelas komputer paralel dalam taksonomi Flynn . Ini
menggambarkan komputer dengan beberapa elemen pemrosesan yang melakukan operasi
yang sama pada beberapa titik data secara bersamaan. Dengan demikian, mesin
tersebut memanfaatkan data tingkat paralelisme . SIMD ini terutama berlaku
untuk tugas umum seperti menyesuaikan kontras dalam citra digital atau
menyesuaikan volume audio digital . Paling modern CPU desain termasuk instruksi
SIMD dalam rangka meningkatkan kinerja multimedia digunakan.
Keuntungan SIMD antara lain sebuah aplikasi yang dapat
mengambil keuntungan dari SIMD adalah salah satu di mana nilai yang sama sedang
ditambahkan ke (atau dikurangkan dari) sejumlah besar titik data, operasi umum
di banyak multimedia aplikasi. Salah satu contoh akan mengubah kecerahan
gambar. Setiap pixel dari suatu gambar terdiri dari tiga nilai untuk kecerahan
warna merah (R), hijau (G) dan biru (B) bagian warna. Untuk mengubah kecerahan,
nilai-nilai R, G dan B yang dibaca dari memori, nilai yang ditambahkan dengan
(atau dikurangi dari) mereka, dan nilai-nilai yang dihasilkan ditulis kembali
ke memori.
Dengan prosesor SIMD ada dua perbaikan proses ini.
Untuk satu data dipahami dalam bentuk balok, dan sejumlah nilai-nilai dapat
dimuat sekaligus. Alih-alih serangkaian instruksi mengatakan “mendapatkan pixel
ini, sekarang mendapatkan pixel berikutnya”, prosesor SIMD akan memiliki
instruksi tunggal yang efektif mengatakan “mendapatkan n piksel” (dimana n
adalah angka yang bervariasi dari desain untuk desain). Untuk berbagai alasan,
ini bisa memakan waktu lebih sedikit daripada “mendapatkan” setiap pixel secara
individual, seperti desain CPU tradisional.
Keuntungan lain adalah bahwa sistem SIMD biasanya
hanya menyertakan instruksi yang dapat diterapkan pada semua data dalam satu
operasi. Dengan kata lain, jika sistem SIMD bekerja dengan memuat delapan titik
data sekaligus, add operasi yang diterapkan pada data akan terjadi
pada semua delapan nilai pada waktu yang sama. Meskipun sama berlaku untuk
setiap desain prosesor super-skalar, tingkat paralelisme dalam sistem SIMD
biasanya jauh lebih tinggi.
Kekurangannya adalah :
·
Tidak semua
algoritma dapat vectorized. Misalnya, tugas aliran-kontrol-berat seperti kode
parsing tidak akan mendapat manfaat dari SIMD.
·
Ia juga
memiliki file-file register besar yang meningkatkan konsumsi daya dan area
chip.
·
Saat ini,
menerapkan algoritma dengan instruksi SIMD biasanya membutuhkan tenaga manusia,
sebagian besar kompiler tidak menghasilkan instruksi SIMD dari khas C Program,
misalnya. vektorisasi dalam kompiler merupakan daerah aktif penelitian ilmu
komputer. (Bandingkan pengolahan vektor .)
·
Pemrograman
dengan khusus SIMD set instruksi dapat melibatkan berbagai tantangan tingkat
rendah.
·
SSE (Streaming
SIMD Ekstensi) memiliki pembatasan data alignment , programmer akrab dengan
arsitektur x86 mungkin tidak mengharapkan ini.
·
Mengumpulkan
data ke dalam register SIMD dan hamburan itu ke lokasi tujuan yang benar adalah
rumit dan dapat menjadi tidak efisien.
·
Instruksi tertentu
seperti rotasi atau penambahan tiga operan tidak tersedia dalam beberapa set
instruksi SIMD.
·
Set instruksi
adalah arsitektur-spesifik: prosesor lama dan prosesor non-x86 kekurangan SSE
seluruhnya, misalnya, jadi programmer harus menyediakan implementasi
non-Vectorized (atau implementasi vectorized berbeda) untuk mereka.
·
Awal MMX set
instruksi berbagi register file dengan tumpukan floating-point, yang
menyebabkan inefisiensi saat pencampuran kode floating-point dan MMX. Namun,
SSE2 mengoreksi ini.
SIMD dibagi menjadi beberapa bentuk lagi yaitu :
1.
Exclusive-Read,
Exclusive-Write (EREW) SM SIMD
2.
Concurent-Read,
Exclusive-Write (CREW) SM SIMD
3.
Exclusive-Read,
Concurrent-Write (ERCW) SM SIMD
4.
Concurrent-Read,
Concurrent-Write (CRCW) SM SIM
SISD Single
Instruction stream, Single Data Stream
Istilah yang mengacu pada arsitektur komputer di mana prosesor tunggal,
sebuah uniprocessor, mengeksekusi aliran instruksi tunggal, untuk beroperasi
pada data yang tersimpan dalam memori tunggal. Ini sesuai dengan arsitektur von
Neumann . SISD adalah salah satu dari empat klasifikasi utama sebagaimana
didefinisikan dalam taksonomi Flynn . Dalam sistem ini klasifikasi didasarkan
pada jumlah instruksi bersamaan dan data stream hadir dalam arsitektur
komputer. Menurut Michael J. Flynn , SISD dapat memiliki karakteristik
pemrosesan konkuren. Instruksi fetching dan eksekusi pipelined instruksi adalah
contoh umum ditemukan di komputer SISD paling modern.
Flowchart SISD dan SIMD
Sebagai
perbandingan, pada gambar 3, untuk sistem SISD (a), X1, X2, X3, dan X4
merepresentasikan blok instruksi, setelah mengeksekusi X1, tergantung dari
nilai X, X3 atau X2 dieksekusi kemudian X4. Pada sistem SIMD, beberapa aliran
data ada yang memenuhi X=? dan ada yang tidak, maka beberapa elemen akan
melakukan X3 dan yang lain akan melakukan X2 setelah itu semua elemen akan
melakukan X4
Storyboard SISD dan SIMD
Pada
gambar 4 memperlihatkan storyboardarsitektur SIMD computer.
Pada gambar dibawah ini memperlihatkan storyboardarsitektur SISD computer.
