Vektorisuoritin

Vektorisuoritin (toisinaan taulukkosuoritin, engl. array processor) on alun perin erikoistarkoitukseen suunnattu suoritin supertietokoneissa. Nykyisiin suorittimiin on toteutettu SIMD-tyyppisiä käskykantalaajennuksi samaan käyttöön. SIMD-käskyt on suunnattu samaan tarkoitukseen (monta datayksikköä käsitellään samalla käskyllä) kuin vektorikäskyt, mutta niiden toteutus on erilainen. Toisaalta esimerkiksi Intel käyttää SIMD-tyyppisistä käskyistään nimeä Advanced Vector Extensions (AVX ja AVX2).

Vektorisuorittimen määritelmä on suoritin, joka voi operoida kokonaisella vektorilla yhdellä käskyllä.^[1][2] Käskyjen operandit ovat kokonaisia vektoreita yksittäisen elementin sijaan.^[3] Vektorien käyttö vähentää käskyjen haun (engl. fetch) ja purkamisen (engl. decode) aiheuttamaa kuormaa koska käsiteltäviä käskyjä on vähemmän.^[3]

Olemassa olevat toteutukset ovat tyypillisesti SIMD-käskykantoja, mutta myös MIMD-tyyppisiä käskykantoja on käytetty sekä erilaisia yhdistelmiä, joissa tavanomainen suoritin jakaa tehtäviä SIMD-yksiköille (ks. Cell BE^[4]).

Nykyisiä määritelmiä vektorikäskykannoille on olemassa ARM ja RISC-V-suorittimiin. ARM-suorittimiin on kehitetty SIMD-käskykantalaajennus Advanced SIMD Instructions (NEON) ja myöhemmin myös vektorikäskyt Arm Scalable Vector Extensions (SVE). SVE on toteutettu esim. NVIDIA Grace, the AWS Graviton 3, Fujitsu A64FX -suorittimissa.^[5] RISC-V-käskykannan suunnittelussa hylättiin SIMD-tyyppiset käskyt ja määriteltiin niiden sijaan vektorikäskykanta “V” Standard Extension for Vector Operations. RISC-V-vektorisuorittimia on toteuttanut Andes Technology Corporation.^[6]

1. ↑ Vector Processors phy.ornl.gov. Viitattu 16.2.2017.
2. ↑ Aldakheel, Eman & Chandrasekaran, Ganesh & Prof. Kshemkalyani, Ajay: VECTOR PROCESSORS cs.uic.edu. Viitattu 16.2.2017.
3. ↑ ^{a b} Manadhata, Pratyusa & Sekar, Vyas: Vector Processors (PDF) cs.cmu.edu. Viitattu 9.9.2018.
4. ↑ Chapter 2 Basics of SIMD Programming kernel.org. Viitattu 18.2.2017.
5. ↑ https://nvidia.github.io/grace-cpu-benchmarking-guide/developer/vectorization.html
6. ↑ https://www.globenewswire.com/en/news-release/2022/12/07/2569216/0/en/Andes-Announces-RISC-V-Multicore-1024-bit-Vector-Processor-AX45MPV.html