Procesadores Vectoriales

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PROCESADORES VECTORIALES

3.1. Introducción y definiciones
En este capítulo estudiaremos los conceptos básicos del procesamiento vectorial. Estableceremos las diferencias entre los procesadores escalares y vectoriales. Al final del capítulo se
analizarán algunos ejemplos de procesadores vectoriales reales, con ello se verá como la teoría
se hace realidad en estas máquinas.
Para comenzarveremos algunas definiciones previas:
Se llama vector a una secuencia de datos escalares del mismo tipo almacenados en memoria, normalmente en posiciones contiguas, aunque no siempre. Para ilustrar este hecho, supóngase una matriz bidimensional almacenada en memoria por filas. En esta matriz, podríamos
considerar vectores a las filas, columnas o diagonales; en este caso, sólo las filas estarán enposiciones contiguas de memoria.
Un procesador vectorial es un conjunto de recursos para efectuar operaciones sobre vectores. Estas operaciones consistirán en funciones aritméticas y lógicas aplicadas sobre las componentes de los vectores. La diferencia entre un procesador vectorial y uno escalar estriba en
que el procesador vectorial puede decodificar instrucciones cuyos operandos son vectorescompletos. La conversión de un programa correspondiente a un procesador escalar a otro vectorial
se llama vectorización.

3.2. Procesamiento vectorial
Un operando vectorial contiene una secuencia de n elementos, llamados componentes,
donde n es la longitud del vector. Cada componente del vector es un escalar de cualquier tipo
(entero, punto flotante, etc.). Los operadores vectoriales pueden teneruna de estas cinco formas
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Procesadores vectoriales

Tabla 3.1. Ejemplos de operadores vectoriales
Nombre
Máxima componente

Nemónico
VMAX

Operación
s = m´x(ai )i=1,..,n
a

Módulo

VMOD

s=

n
i=1

Raíz cuadrada vectorial

VSQR

bi =

Suma de componentes

VSUM

s=

√

a2
i

Tipo
Reducción unitaria
Reducción unitaria
Operación
vectorialunitaria

ai

n

ai

Reducción unitaria

i=1

Suma de vectores

Operación
vectorial
binaria

ci = ai + bi

VADD

n

Media de las componentes

VMEAN

Multiplicación de escalar
por vector

SMUL

s=

ai

i=1

n
bi = s ∗ ai

Multiplicación de vectores

VMUL
VDOT

s=

Escalado
Operación
vectorial
binaria

ci = ai ∗ bi

Producto escalar

Reducciónunitaria

n

ai ∗ bi

Reducción binaria

i=1

(podría haber algunas más, pero no tienen interés práctico):
f1
f2
f3
f4
f5

: V −→ V
: V × V −→ V
: V −→ K
: V × V −→ K
: K × V −→ V

(operación vectorial unitaria)
(operación vectorial binaria)
(reducción unitaria)
(reducción binaria)
(operación de escalado)

donde V y K representan, respectivamente, a un espacio vectorialy un cuerpo. En la tabla 3.1
pueden verse una serie de ejemplos de operadores vectoriales. En esta tabla, a, b, c ∈ V , ai ,
bi y ci son, respectivamente, las componentes i-ésimas de esos vectores, s ∈ K y n = dim V .
Casos especiales de operaciones vectoriales binarias son las operaciones de empaquetamiento
y desempaquetamiento, en que uno de los vectores actúa como máscara y el vectorresultado
tiene un tamaño diferente a la de los operandos. Estas operaciones tienen bastante utilidad en el
tratamiento de matrices dispersas, que son matrices con la mayoría de sus elementos nulos.
Las máquinas vectoriales proporcionan operaciones que trabajan sobre vectores. Una instrucción vectorial es equivalente a la ejecución de un bucle completo de instrucciones ordinarias, donde cadaiteración trabaja sobre cada una de las componentes del vector. Las operaciones
vectoriales tienen algunas ventajas sobre las escalares:
En las operaciones vectoriales, cada resultado es independiente de los anteriores. Esto

3.3. Segmentación y procesadores vectoriales

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permite efectuar los cálculos en un procesador segmentado sin que existan conflictos por
dependencias de datos.
Una...