并行计算之SIMD与SPMD

SIMD (Single Instruction Multiple Data)

SIMD，也就是单指令多数据计算，一条指令可以处理多个数据。通过向量寄存器存储多个数据元素，并使用单条指令同时对这些数据元素进行处理，从而提高了计算效率。
代码示例：

float a[4] = { 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 };
float b[4] = { 5.0, 6.0, 7.0, 8.0 };
float c[4];// 常规写法，用循环实现数组相乘
for (int i = 0; i < 4; ++i)
{c[i] = a[i] * b[i];
}// 使用SIMD指令的内联汇编
__asm
{movups xmm0, [a];  // 将a所指内存的128位数据放入xmm0寄存器movups xmm1, [b];  // 将b所指内存的128位数据放入xmm1寄存器mulps xmm0, xmm1;  // 计算xmm0 * xmm1（4个32位单精度浮点数对位相乘），结果放入xmm0movups[c], xmm0;   // 将xmm0的数据放入c所指内存
}

SPMD(Single Program Multiple Data)

图1 SPMD数据并行(左)与流水线并行(右)示意图

1. SPMD数据并行原理

• 启动一组进程，他们运行的相同程序(程序包含多个任务)
• 把待处理数据切分，把切分后数据分片分发给不同进程处理
• 每个进程对自己的数据分片进行3个任务T1、T2、T3的处理

总结：数据切片之间是并行的，但切片要执行的多个任务是串行的。

2. 流水线并行原理

• 启动一组进程
• 对数据进行切分
• 每个进程都处理所有的数据切片，对输入数据分片只做一个任务的处理

总结：数据切片之间是串行的，但切片要执行的多个任务是并行的。

参考链接：https://www.cnblogs.com/moonzzz/p/17806496.html
参考链接：https://bbs.huaweicloud.com/blogs/412456