向量指令的类型有哪些？

向量是一组标量数据元素的集合，所有元素类型相似，存储在内存中。向量元素是有序的，相邻元素之间具有固定的地址增量，称为步长。

向量处理器是一组硬件资源的集合，例如向量寄存器、功能流水线、处理单元和寄存器计数器，用于执行向量运算。

当算术或逻辑运算用于向量时，就会出现向量处理。它与标量处理不同，标量处理操作一个或一对数据。从标量代码到向量代码的转换称为向量化。

向量指令的类型

存在各种类型的向量指令，如下所示：

• **向量-向量指令** - 从指定的向量寄存器中提取一个或两个向量操作数，通过功能流水线单元引入，并将结果存储到另一个向量寄存器中。这些指令由以下两个映射定义：

  f₁ : v_i → v_j

  f₂: v_j x v_k → v_i

  **示例** - $V\:=\sin(v_{2})$ 和 v₃ = v₁ + v₂ 分别对应映射 f₁ 和 f₂，其中对于 i = 1, 2, 3，V 为向量寄存器。

• **向量-标量指令** - 如图所示，它显示了一个向量-标量指令，对应于以下映射：

  f₃: s x v_i → v_j

  一个例子是标量积 s x v₁ = v₂，其中 V 的元素分别乘以标量 s 以产生长度相等的向量 v₂。

• **向量-内存指令** - 这对应于向量加载或向量存储元素，在向量寄存器 (V) 和内存 (M) 之间，如下所示：

  f₄: M → V 向量加载

  f₅: V → M 向量存储

• **向量归约指令** - 这些指令对应于以下映射：

  f₆: v_i → s_j

  f₇: v_i x v_j → s_k

• **收集和散射指令** - 这些指令使用两个向量寄存器来随机收集或散射内存中的向量元素，对应于以下映射：

  a: M → v₁ x v₀ 收集

  fa: v₁ x v₀ → M 散射

  **收集**是一种操作，它使用自身被索引的索引来从内存中获取稀疏向量的非零元素。

  **散射**则相反，将向量存储到稀疏向量中，其非零项被索引。向量寄存器包含数据，向量寄存器用作索引，分别从随机内存位置收集或散射数据。

• **掩码指令** - 在掩码指令中，它使用掩码向量来分别将向量包装或扩展到更短或更长的索引向量，相当于以下映射：

  f₁₀: v₀ x v_m → v₁

Ginni

更新于：2021年7月30日

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