Jaka jest różnica między procesorami wektorowymi i skalarnymi?

Częścią komputera, która pozwala mu działać, wykonując instrukcje różnych programów, jest jednostka centralna (CPU). Procesor, zwany także procesorem, otrzymuje instrukcje programu; dekoduje te instrukcje, dzieląc je na poszczególne części; wykonuje te instrukcje; i raportuje wyniki, zapisując je z powrotem do pamięci. Format tego procesora występuje w jednym z dwóch podstawowych typów: wektorowym i skalarnym. Różnica między nimi polega na tym, że procesory skalarne działają tylko na jednym punkcie danych na raz, podczas gdy procesory wektorowe działają na tablicy danych.

Procesory skalarne są najbardziej podstawowym rodzajem procesorów. Przetwarzają one jeden element na raz, zwykle liczby całkowite lub liczby zmiennoprzecinkowe, które są liczbami zbyt dużymi lub małymi, aby mogły być reprezentowane przez liczby całkowite. Ponieważ każda instrukcja jest przetwarzana sekwencyjnie, podstawowe przetwarzanie skalarne może zająć trochę czasu. Większość współczesnych komputerów korzysta z pewnego rodzaju procesora skalarnego.

Natomiast procesory wektorowe działają na szeregu punktów danych. Oznacza to, że zamiast obsługiwać każdy element osobno, można obsłużyć wiele elementów, które mają tę samą instrukcję na raz. Może to zaoszczędzić czas na przetwarzaniu skalarnym, ale także zwiększa złożoność systemu, co może spowolnić inne funkcje. Przetwarzanie wektorowe działa najlepiej, gdy przetwarzana jest duża ilość danych, których grupy można obsłużyć jedną instrukcją.

Procesory wektorowe i skalarne różnią się także czasem uruchamiania. Procesor wektorowy często wymaga dłuższego uruchamiania komputera z powodu wykonywania wielu zadań. Procesory skalarne uruchamiają komputer w znacznie krótszym czasie, ponieważ wykonywane są tylko pojedyncze zadania.

Procesor superskalarny pobiera elementy każdego typu i łączy je w celu jeszcze szybszego przetwarzania. Wykorzystując równoległość na poziomie instrukcji, przetwarzanie superskalarne może wykonywać wiele operacji jednocześnie. Pozwala to procesorowi działać znacznie szybciej niż podstawowy procesor skalarny, bez dodatkowej złożoności i innych ograniczeń procesora wektorowego. Mogą jednak wystąpić problemy z tego typu procesorem, ponieważ musi on określić, które zadania mogą być wykonywane równolegle, a które zależą od innych zadań, które zostaną najpierw wykonane.

Procesory wektorowe i skalarne są nadal używane na co dzień. Na przykład niektóre konsole do gier używają kombinacji procesorów wektorowych i skalarnych. Przetwarzanie wektorów jest obiecujące w przypadku zadań multimedialnych, w których jedna instrukcja może dotyczyć dużej ilości danych wymaganych dla wideo i audio.