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2025-12-09T13:55:37Z

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'''AltiVec''' ist eine von [[IBM]] und Motorola entwickelte [[SIMD]]-Einheit für die [[PowerPC]]-Prozessor-Familie. AltiVec ist auch eine Handelsmarke von [[Motorola]], deshalb wird von [[Apple]] auch die Bezeichnung '''Velocity Engine''' verwendet und IBM verwendet die Bezeichnung '''VMX''' (Vector Media Extensions) für diese SIMD-Einheit.

Mit Hilfe von AltiVec lässt sich dieselbe Operation auf mehrere [[Datenwort|Datenwörter]] gleichzeitig anwenden. Dabei unterstützt die Vektoreinheit (anstatt einzelne Zahlen zu berechnen, werden sie zusammengenommen als [[Vektor]] betrachtet) bis zu sechzehn Elemente pro Vektor. Nutzt also eine Software die volle Leistungsfähigkeit von AltiVec, kann sie arithmetische Aufgaben theoretisch in ''bis zu'' einem Sechzehntel der sonst notwendigen Zeit erledigen.

Ursprünglich in die PowerPC-Prozessoren eingebaut, wurde die SIMD-Einheit auch in spätere (ab POWER6) [[IBM Power|IBM-Power]]-Prozessoren eingebaut und schließlich mit POWER7 als '''VSX''' (Vector Scalar Extensions) auf 64 Register von 128 Bit Breite erweitert. Die weitere Entwicklung läuft nach dem Ende der PowerPC-Prozessoren (mit dem Wechsel von Apple zu Intel-Prozessoren) wieder bei IBM in der IBM POWER-Plattform weiter: <ref>{{Internetquelle |autor=Paul Clarke |url=https://www.ibm.com/support/pages/vectorizing-fun-and-performance |titel=Vectorizing for fun and performance |hrsg=IBM |sprache=en |abruf=2023-11-05}}</ref>
{| class="wikitable"
|-
! Spezifikation !! Name !! realisiert in Prozessor
|-
| Power ISA v.2.03 || Altivec / VMX || POWER6
|-
| Power ISA v.2.06 || VSX || POWER7
|-
| Power ISA v.2.07 || VSX-2 || POWER8
|-
| Power ISA v.3.0 || VSX-3 || POWER9
|}

== Technik ==
Ein AltiVec-Vektorregister ist stets 128 bit breit. Je nach verwendetem Datentyp können in einem solchen Vektorregister 16, 8, oder 4 Elemente gehalten und für die Berechnung verwendet werden. Neben den [[Integer (Datentyp)|Ganzzahldatentypen]] 'byte', 'short' und 'long' ist auch der Fließkommadatentyp 'float' [[IEEE 754|(entspr. IEEE 754 single)]] verwendbar. Doppelt genaue Fließkommawerte ('double') werden von AltiVec nicht unterstützt.

Demnach ergibt sich die folgende Konfiguration eines AltiVec-Vektorregisters:<ref>{{Internetquelle |url=https://www.nxp.com/docs/en/reference-manual/ALTIVECPIM.pdf |titel=AltiVec Technology Programming Interface Manual |hrsg=NXP |datum=1999-06 |seiten=21 |format=PDF; 1,6 MB |sprache=en |abruf=2023-11-05}}</ref>
{| class="wikitable"
|-
! Datentyp !! Breite des Datentyps !! Gehaltene Elemente !! Beschleunigung
|-
| byte || 8 Bits || 16 || 16 ×
|-
| short || 16 Bits || 8 || 8 ×
|-
| long || 32 Bits || 4 || 4 ×
|-
| float [[IEEE 754|(entspr. IEEE 754 single)]] || 32 Bits || 4 || 4 ×
|}

Das Problem von AltiVec ist jedoch:
* Viele Entwickler sind sich der Möglichkeiten nicht bewusst und wissen kaum mehr darüber, als dass es ihr Programm „schneller machen kann“, denn das Marketing-Programm erwähnte lediglich Beschleunigungen in den Grafik-, Multimedia- und Netzwerk-Bereichen. Dies führt jedoch nur dazu, dass Programme dieser Bereiche extensiven Gebrauch von vor allem Gleitkomma-Operationen machen.
* Die Recheneinheit arbeitet so schnell, dass es schwierig ist, sie stets mit Rechennachschub zu versorgen. Die breitbandige Architektur der [[PowerPC G5|G5-Prozessoren]] bietet hierbei keinen relevanten Vorteil gegenüber vorigen [[PowerPC G4|G4]]-Systemen. G5-Prozessoren haben bereits zwei vollständige Gleitkommaeinheiten, die unabhängig von der AltiVec-Einheit arbeiten und eigentlich die gesamte [[Bandbreite]] des Prozessors verbrauchen können. Weiterhin arbeitet die AltiVec-Einheit des letzten G4 von Motorola effizienter als die des G5, der von IBM stammt, und dessen Altivec-Einheit „nachträglich“ an den vorhandenen Prozessor angesetzt wurde.

== Compilerunterstützung ==
Die [[GNU Compiler Collection]] GCC unterstützt AltiVec über sogenannte{{lang|en|“Built-In Functions”}} <ref>{{Internetquelle|url=https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-3.3.6/gcc/PowerPC-AltiVec-Built_002din-Functions.html|titel=GCC 3.3.6 manuals|titelerg=PowerPC AltiVec Built-in Functions|hrsg=The GCC team|werk=GCC online documentation|seiten=5.45.3|zugriff=2010-11-23|sprache=en|kommentar=eine Auflistung der GCC AltiVec-Erweiterungen}}</ref> als auch über spezielle Vektortypen<ref>{{Internetquelle|url=https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-3.3.6/gcc/Vector-Extensions.html#Vector-Extensions|titel=Using vector instructions through built-in functions|zugriff=2012-10-13}}</ref> womit einfache Operationen wie +,-,*,/ usw. automatisch 'vektorisiert' werden.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Hardware (Produkt)]]
[[Kategorie:Rechnerarchitektur]]
[[Kategorie:Prozessorarchitektur]]
[[Kategorie:Power-Architektur]]

AltiVec - Versionsgeschichte

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