5. Типы данных. Виды типов данных.

Виды типов данных:

• Аналоговые данные [analog data] – данные, принимающие произвольные значения изщ заданного диапазона, и представляемые в виде непрерывно изменяющихся физических величин, например напряжения, длительности сигнала;

• Дискретные (цифровые) данные [digital data], представленные в дискретном коде в определенной, например, двоичной системе счисления;

• Аналого-цифровые данные [analog-digital data] –аналоговые данные, преобразуемые для обработки в цифровой код;

• Двоичные данные [binary data], представленные в двоичном коде;

• Десятичные данные [decimal data], представленные в десятичном коде;

• Алфавитно-цифровые (текстовые) данные [alphanumeric data], значения которых составлены из любых знаков алфавита;

• Числовые (арифметические) данные [arithmetic data], над которыми можно выполнять арифметические операции.

Билет 19

1. Команды обработки видео- и аудио-информации (simd, sse). Идея параллельной обработки, и ее совершенствование. (ОргЭвм)

Название команд (Single Instruction Multiple Data) переводится как “одна инструкция – много данных”. В отличие от обычных команд, оперирующих двумя числами, SIMD – команды обрабатывают 2 группы чисел, которые представляются в упакованных форматах. Идея такой обработки была выдвинута в 1978 году в Институте точной механики и вычислительной техники им. С.А. Лебедева в рамках проекта “Эльбрус-1”. С 1992 года SIMD – команды становятся неотъемлемым элементом системы команд МП фирм Intel и AMD. Поводом для широкого внедрения этих команд послужило развитие мультимедийных приложений, в которых большие массивы данных обрабатываются идентично. Так, при сжатии видео информации и преобразовании ее в формат MPEG один и тот же алгоритм применяется к тысячам битов данных.

Первой на мультимедийный бум отреагировала фирма Intel, добавив в систему команд МП Pentium MMX 57 SIMD – команд (ММХ – это аббревиатура от мультимедийного расширения). Суть этих команд в том, что при выполнении арифметических операций каждое из упакованных чисел, входящих в группу, рассматривается как самостоятельное, не связанное с соседними числами. В таких операциях реализуется арифметика с насыщением: если в результате арифметической операции получают число, выходящее за пределы отведенных для него позиций, то его заменяют на максимальное значение, которое в эти позиции помещается. Рассмотрим пример: четырехразрядные числа (полубайт) упаковываются в группы 32-разрядных слов и складываются:

31 28 27 24 23 20 19 16 15 12 11 8 7 4 3 0

0011 0001 1111 1000 0001 0010 0011 1001

0100 0001 0001 0011 0101 0110 0111 1000

0111 0010 1111 1011 0110 1000 1010 1111

Следующим шагом стало создание SIMD – команд, работающих с операндами, представленными в виде упакованных чисел с плавающей запятой. Такие команды в видео, трехмерной графике и при воспроизведении звука повышают производительность процессора примерно вдвое. Впервые подобную технологию в 1998 году предложила фирма AMD, технология получила название 3DNow!. Буквально через полгода фирма Intel вводит в свои МП так называемые потоковые команды, обозначив их аббревиатурой SSE (Streaming SIMD Extension). Сначала это были 70 команд в МП Pentium III. Команды дополняли групповые целочисленные операции ММХ и расширяли их за счет групповых операций с 32-разрядными вещественными числами.

В зависимости от типа чисел SSE- команды делятся на 3 категории:

• операции с группами целых чисел, которые могут иметь размер байта, слова, двойного слова или квадрослова, при этом разрядность группы чисел может быть 64 или 128;

• оперирование 1 парой 32-разрядных или 64-разрядных чисел с плавающей запятой (обычная или двойная точность);

• обработка 4-х пар вещественных чисел ОТ или 2-х пар вещественных чисел ДТ (разрядность группы равна 128).

В Pentium 4 групповые потоковые команды получили дальнейшее развитие, что вылилось в технологию SSE2. Этот вариант включает 271 команду и позволяет выполнять групповые арифметические и логические операции, сдвиги, сравнения, перегруппировку и извлечение отдельных чисел, различные варианты пересылок. За один такт обрабатываются 4 пары чисел ОТ, упакованных в 128-разрядное слово.

В заключении следует отметить, что другие фирмы также ввели в систему команд ВМ различные варианты SIMD – команд, некоторые из которых даже превышают SSE2. И еще одно замечание касается стирания граней между классами МП: технология SIMD – команд сближает CISC, RISC и VLIW процессоры. С одной стороны эти команды производят обработку данных за один такт, с другой стороны – работают со сверхдлинными операндами.