SIMD와 MMX, SSE, AVX

SIMD와 MMX, SSE, AVX

SIMD 정의

1. SIMD (Single Instruction, Multiple Data): 이는 한 번의 명령으로 여러 데이터를 동시에 처리하는 병렬 처리 컴퓨팅 구조를 나타냅니다. 이 구조는 서로 다른 데이터 세트에 같은 연산을 동시에 적용하므로, 대량의 데이터에 대해 동일한 연산을 반복해야 하는 경우에 특히 유용합니다.

 

MMX, SSE, AVX 정의 

MMX, SSE, 그리고 AVX는 모두 프로세서가 한 번에 여러 데이터를 처리하는 것을 돕는 SIMD(Single Instruction, Multiple Data) 명령어 집합의 확장입니다.

1. MMX (MultiMedia Extensions): MMX는 Intel이 개발한 특수 명령 세트 확장입니다. 병렬 정수 명령을 도입하여 멀티미디어 작업을 개선하도록 설계되었습니다. 이러한 명령어는 특히 컴퓨터 그래픽, 비디오 처리, 오디오 처리 등의 멀티미디어 작업에서 성능을 향상시킵니다. MMX는 8개의 64비트 벡터 레지스터를 추가하여 8비트, 16비트, 32비트 정수를 병렬 처리할 수 있습니다.
2. SSE (Streaming SIMD Extensions): SSE는 Intel이 개발한 SIMD 명령 세트 확장으로, Pentium III 프로세서에 처음 도입되었습니다. SSE는 MMX에서 발생한 일부 문제를 해결하고 3D 그래픽 및 멀티미디어 작업에 필요한 추가 명령어를 제공합니다. SSE는 MMX와 달리 병렬 부동 소수점 연산을 지원합니다.
3. AVX (Advanced Vector Extensions): AVX는 SSE를 계승하며 Intel과 AMD 프로세서에 도입된 명령 세트 확장입니다. AVX는 SSE에 비해 더 큰 "벡터"를 처리할 수 있으므로 한 번에 더 많은 데이터를 처리할 수 있습니다. AVX는 고성능 컴퓨팅, 그래픽스, 비디오 애플리케이션 등에서 사용하는 복잡한 수치 연산을 더 효율적으로 처리하도록 설계되었습니다.

이들 모두 프로세서의 성능을 향상시키고, 병렬 처리를 통해 동시에 많은 데이터를 처리할 수 있도록 돕는 기능들입니다. 각각의 기술은 시대와 함께 발전하여 더 복잡하고 효율적인 명령어 집합을 제공하고 있습니다.

 

MMX, SSE, AVX 발전 순서

MMX, SSE, 그리고 AVX는 모두 Intel이 개발한 프로세서 명령어 세트의 확장입니다. 이들은 병렬 처리를 통해 데이터 처리 성능을 높이는 데 중점을 두고 있습니다. 아래는 각 기술의 정의와 그들이 발전한 순서입니다:

1. MMX (MultiMedia Extensions): 1997년에 처음 소개된 MMX는 CPU에 병렬 정수 명령을 도입하였습니다. 이는 특히 멀티미디어 작업, 예를 들어 컴퓨터 그래픽스, 비디오 처리, 오디오 처리 등에서 성능을 향상시키도록 설계되었습니다. MMX는 8개의 64비트 벡터 레지스터를 추가하여 8비트, 16비트, 32비트 정수를 병렬 처리할 수 있게 하였습니다.
2. SSE (Streaming SIMD Extensions): 1999년에 처음 도입된 SSE는 MMX의 한계를 극복하고, 부동 소수점 연산을 지원하도록 설계되었습니다. SSE는 3D 그래픽과 같은 멀티미디어 작업에 대한 추가 명령어를 제공하며, MMX와 FPU 사이의 상호 운용성 문제를 해결하였습니다.
3. AVX (Advanced Vector Extensions): 2011년에 처음 도입된 AVX는 SSE를 계승하며 더 큰 "벡터"를 처리할 수 있도록 만들어져 한 번에 더 많은 데이터를 처리할 수 있게 되었습니다. AVX는 고성능 컴퓨팅, 그래픽스, 비디오 애플리케이션 등에서 사용하는 복잡한 수치 연산을 더 효율적으로 처리하도록 설계되었습니다.

따라서 이들 기술은 MMX -> SSE -> AVX 순서로 발전해 왔으며, 각각의 발전 단계에서 기술은 더욱 복잡하고 효율적인 명령어 집합을 제공하게 되었습니다. 이런 명령어 집합들은 프로세서가 한 번에 많은 양의 데이터를 처리하도록 도와주어 성능을 크게 향상시키는데 기여하였습니다.