01 SIMT 执行模型与线程映射¶

1. SIMT 与 SIMD / MIMD 的本质区别¶

• SIMD (单指令多数据)：单个指令显式操作一个向量寄存器（如 AVX-512 的 zmm 寄存器 512-bit），程序员必须感知向量宽度，分支处理复杂。
• MIMD (多指令多数据)：每个核心拥有独立的指令指针（PC）和取指译码部件（如多核 CPU），控制灵活但硬件开销极大。
• SIMT (单指令多线程)：硬件将 32 个逻辑线程聚合成一个 Warp / Wavefront，共用同一个 PC 指针同步发射指令，但每个线程拥有独立的寄存器状态和执行上下文。硬件自动屏蔽 SIMD 矢量细节，兼具高算力密度与灵活编程接口。

graph TD
    PC["统一指令计数器 (PC)"] --> Fetch["取指与译码 (Fetch & Decode)"]
    Fetch --> Issue["Warp 发射逻辑 (Warp Issue)"]
    Issue --> ALUs["32 个 SIMT 计算 Lane (Thread 0 ~ 31)"]
    ALUs --> RF["独立私有寄存器 (R0~R255 per Thread)"]

2. 线程层次在硬件上的映射与驻留¶