Vektorregister

Vektorregister er en type prosessorregister som lagrer vektordata for SIMD-operasjoner (single instruction, multiple data). De muliggjør at en enkelt instruksjon kan utføre operasjoner på flere dataelementer samtidig, og brukes derfor ofte i multimedia, vitenskapelig beregning og maskinlæring.

Et vektorregister har en fast bredde, for eksempel 128, 256 eller 512 biter, som bestemmer hvor mange elementer som kan behandles parallelt. Dataene i registeret organiseres i laner. Eksempler i praksis inkluderer 128-bits XMM-registere i SSE, 256-bits YMM i AVX og 512-bits ZMM i AVX-512. I ARM-arkitekturen finnes NEON-registere som holder 64- eller 128-bits vektordata, og nyere planer bruker skalerbare registresystemer som SVE.

Vektorregister brukes gjennom spesialinstruksjoner for aritmetikk, logikk, last/lagre og omkastninger som opererer over alle laner samtidig. Programmering skjer via intrinsics, kompilatorbasert auto-vectorisering eller høy-nivå SIMD-biblioteker. Ytelsen avhenger av dataorganisering, minneadressering og tilgjengelighet av relevante instruksjoner.

Begrensninger inkluderer avhengigheter mellom laner, portabilitetsutfordringer mellom forskjellige arkitekturer og at ikke alle algoritmer kan lett vektoriseres. Optimalt bruk krever ofte omorganisering av data, minne-alignment og bevisst håndtering av ytelseskomponenter som cache og minnebåndbredde.

Historisk har vektorregister vært sentrale i utviklingen av SIMD på ulike plattformer, fra tidlige Cray-systemer til moderne x86- og ARM-prosessorer, og fortsetter å være grunnlaget for massiv parallell dataoperasjon.