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2013-09-01T17:19:11Z

解説

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[[ファイル:SIMD.svg|thumb|SIMDの概念図<br>PU = 処理単位]]
'''single instruction multiple data'''（'''SIMD'''<ref>[[英語]]では「シムディー」のように読まれる。日本では「シムド」と呼ぶことがある。</ref>）とは[[フリンの分類]]のひとつで、命令列は1つだが、それを複数のデータ列に適用する、[[コンピュータ]]の[[並列計算|並列化]]の形態を指す。この手法にもとづく演算をパック演算（パックド演算）やベクトル演算という。

==解説==
例えば[[FORTRAN#Fortran 90|Fortran]]におけるdoループのような、同一の演算を繰り返すような操作を[[スカラー計算機]]のように逐次的に行うのではなく、一度に行うものである。

例えば、通常32ビットのデータを受け付ける[[CPU|プロセッサ]]なら128ビットのデータを4回の[[クロック]]で計算するが、128ビットのデータを受け付けるプロセッサは、1回のクロックで処理が済む。ただ多くの場合、128ビットを使い切るデータはあまりなく、一般に128ビットを2分割し64ビットとして使うか、4分割して32ビットとして使うが、結局それぞれ1回のクロックで2倍、4倍の[[データ処理]]が可能になり、結果として相対的に低いクロックでも高い性能を引き出しやすい。

例えば音声データの音量を倍にしたいとする。[[デジタル]]データではある瞬間の音量が数値とされて記録されているので、全ての値を倍にすればよい。このように大量のデータに同じ処理を施すときに性能を発揮するため、一般には[[マルチメディア]]の処理に向いているとされる。

SIMD型で、複数の[[演算装置]]を並列に使用する計算を初期に試みたコンピュータとしては、[[ILLIAC IV]]がある。これに対し、[[Cray-1]]のような典型的な[[ベクトル計算機|ベクトル型]][[スーパーコンピュータ]]では並列に計算するのではなく、[[パイプライン処理]]により1個の演算装置を休ませることなく計算させ続ける（ベクトル演算という用語は、広義には1命令で複数の要素を計算させるものについて、同時（並列）に計算するものも、パイプラインで計算するものも指すが、ベクトル計算機と言った場合は主として、20世紀のスーパーコンピュータに多く採用されていたパイプライン型を指すことが多い）。

他の技術と同じく[[1990年代]]後半から[[パーソナルコンピュータ]]、[[ゲーム機]]等にも応用された。

全ての処理をこれで行えないこともないが、例えば画像にぼかし処理を100回かける等の場合、単純に0から99まで数え上げる手法を用いることがある。このような場合では、単純に変数を1つ用意して0に1を99になるまで足し続けるが、これがはみ出さないように格納するためには1バイト（8ビット：0～255の数値を表現可能）で十分なので、128ビットの処理幅を持つプロセッサでは無駄が大量に発生するため、通常はSIMDユニットは使わず、通常の[[演算装置#ALU|ALU]]を使うことが多い（こういったプロセッサに合わせた最適化は[[コンパイラ]]が行ってくれることも多い）。

==例==
===マイクロプロセッサ===
====命令拡張====
* [[x86]] の [[MMX]]・[[3DNow!]]・[[Streaming SIMD Extensions|SSE]]（AVX）
* [[PowerPC]] の [[AltiVec]]（VMX）
* [[ARMアーキテクチャ|ARM]] の NEONなど（[[ARMアーキテクチャ#SIMD]]）
* [[SPARC]] の VIS（[[w:Visual Instruction Set]]）
* [[MIPSアーキテクチャ|MIPS]] の MIPS-3D（[[w:MIPS-3D]]）・MDMX（[[w:MDMX]]）
* [[PA-RISC]] の MAX（[[w:Multimedia Acceleration eXtensions]]）
* [[Emotion Engine]] のCPUコアもSIMD拡張命令を持っている
* など

====演算装置====
演算装置自体がSIMD型のもの
* [[Cell Broadband Engine#Synergistic Processor Element]]

===GPU===
[[Graphics Processing Unit|GPU]]はSIMD型がほとんどである。
*[[GeForce]]系列
*[[RADEON]]系列

===物理演算プロセッサ===
3Dゲームに必要な物理演算を高速化する為、SIMDを利用。
*[[PhysX]]（用のチップ）

===汎用アクセラレータ===
[[PCI Express]]接続の汎用SIMDアクセラレータ。[[倍精度]]の[[行列]]演算を高速に行う目的で、[[ワークステーション]]、[[HPC]]などに搭載される。
*CSX600 - クリアスピード社によるメニーコアSIMD演算ユニット

==脚注==
<references/>

==関連項目==
*[[マルチプロセッシング]]
*[[ベクトル計算機]]
*[[フリンの分類]]

{{Computer-stub}}
{{CPU technologies}}
{{並列コンピューティング}}

[[Category:CPU]]
[[Category:並列コンピューティング]]

SIMD - 版の履歴

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