10. Harmadik generációs (SIMD) szuperskalár processzorok

Question 1

Utasításon belüli párhuzamosság fejlődése (evolúciós irány)

Answer 1

1. SIMD
   a. Két típus:
   i. FX (MMX)
   ii. FP (SSE)
   b. logikai architektúra kiterjesztése új utasításokkal
   c. egy utasításon belül, több adattal ugyanaz a művelet!
   (pl. : 4 db. 16 bites összeadás 64 bites regiszterben)  8 operandus, 1 utasítás
2. Duális műveletes utasítások
   a. több, különböző, független utasítás végrehajtása egy utasításon belül!
   (pl. : SHIFT ADD, x = b * c +a)

Question 2

Utasításon belüli párhuzamosság fejlődése (revolúciós irány)

Answer 2

3. VLIW
   a. Két típus:
   i. széles (korai)
   ii. keskeny (késői)
   b. teljesen új logikai architektúra
   c. teljesen új utasításkészlet

Question 3

Harmadik generációs szuperskalárok jellemzők

Answer 3

 A fő újdonság az utasításon belüli párhuzamosság
 SIMD irány (multimédia kiterjesztés)
 Nagyobb memória sávszélesség
 Az L2 cache a memória lapkára kerül
 AGP megjelenése (új grafikus busz, ami nagyobb sávszélességet biztosít)

Question 4

FX SIMD utasítások (’97)

Answer 4

 Pixeles-képfeldolgozás, hangfeldolgozás, multimédia alkalmazások
 2-8 operandus

Question 5

FP SIMD utasítások (’99)

Answer 5

 Vektoros-képfeldolgozás (3D-képfeldolgozás gyorsítása)

 2-4 operandus

Question 6

FX (pixeles) képfeldolgozás jellemzői

Answer 6

 A képet pixelekre bontjuk és úgy dolgozzuk fel
 Minden pixelnek van
o színe, ennek tárolása lehetséges:
- 1 biten: monokróm
- 16 biten: 64 ezer szín, high color
- 24 biten: 224 szín, true color
- 32 biten: 224 szín + 8 bites alfa csatorna az átlátszóság tárolásához (3D).
o fényessége

Question 7

FX (pixeles) képfeldolgozás problémája

Answer 7

Nagyon nagy mennyiségű adat tárolása és feldolgozása

Question 8

FX (pixeles) képfeldolgozás problémájának megoldása

Answer 8

(multimédiás kártya,) multimédiás CPU-bővítés:
 Tipikus műveletek:
o bit blokk átvitel
o ablakkezelés
 Új adattípus bevezetése: pakolt byte » egy utasítás, több operandus
 Új multimédiás utasítások
o alapműveletekhez (+, -, *, /)
o logikai műveletekhez
 Fizikai architektúra változásai:
o 64 bites belső busz
o FP regiszterek (80 bit)
Pl.: Pentium II-ben 2 db MMX futószalag. Minden adat előre rendelkezésre áll, a gyorsítás valós és érzékelhető.

Question 9

FP (vektoros) képfeldolgozás

Answer 9

Egyenesekkel és görbékkel határolt objektumok geometriai jellemzőkkel írhatóak le, ezért egy képet sokszögek sokaságára bontunk (2D-ben), általában háromszögekre.

Question 10

FP (vektoros) képfeldolgozás jellemzői

Answer 10

 A számítógép a geometriai alakzatokat tárolja, és ezekkel számol
o bár többet kell számolni (nagyon bonyolultan!), nagyságrendekkel gyorsabb a
megjelenítés, mert kevesebb adatot kell beolvasni (igy is sokat!) a memóriából,
amely egy nagyon lassú művelet
 Az FP a megfelelő pontosság beállításához kell
 Textúrák segítségével lesz valósághű a kép
o éles a sokszögek közötti határ, de a textúrákkal ezt elmossuk

Question 11

2D-s ábrázolás jellemzői

Answer 11

 Textúrák: fények, árnyékhatások, éles határok elmosása

Question 12

3D-s ábrázolás jellemzői

Answer 12

 Térhatás (3. dimenzió használata)
 Párhuzamosok végtelenben való találkozásának biztosítása
 Közelebbi objektumok nagyobbak, távolabbiak kisebbek
 Atmoszferikus hatás (távolabbi objektumok kékebbek, homályosabbak)

Question 13

3D-s filmfeldolgozás jellemzői

Answer 13

 Min. 15, manapság 20-30 FPS

 Egy kép kb. 20-30 ezer sokszögből áll, vagyis kb. 500.000 sokszög / másodperc

Question 14

SSE (Streaming SIMD Extensions) utasításkészlet

Answer 14

(első CPU, amelyik használta: Intel Pentium III)
 kb. 70 db. új utasítás
 128 bites szóhossz (pakoltan)
o 4 * 32 bit, egyszeres pontosság o 2 * 64 bit, kétszeres pontosság