概述

SIMD（发音/sim-dee/）是“Single Instruction/Multiple Data”的缩写，意为“单指令，多数据”。它是 JavaScript 操作 CPU 对应指令的接口，你可以看做这是一种不同的运算执行模式。与它相对的是 SISD（“Single Instruction/Single Data”），即“单指令，单数据”。

SIMD 的含义是使用一个指令，完成多个数据的运算；SISD 的含义是使用一个指令，完成单个数据的运算，这是 JavaScript 的默认运算模式。显而易见，SIMD 的执行效率要高于 SISD，所以被广泛用于 3D 图形运算、物理模拟等运算量超大的项目之中。

为了理解 SIMD，请看下面的例子。

  1. var a = [1, 2, 3, 4];
  2. var b = [5, 6, 7, 8];
  3. var c = [];
  5. c[0] = a[0] + b[0];
  6. c[1] = a[1] + b[1];
  7. c[2] = a[2] + b[2];
  8. c[3] = a[3] + b[3];
  9. c // Array[6, 8, 10, 12]

上面代码中，数组a和b的对应成员相加，结果放入数组c。它的运算模式是依次处理每个数组成员，一共有四个数组成员，所以需要运算 4 次。

如果采用 SIMD 模式，只要运算一次就够了。

  1. var a = SIMD.Float32x4(1, 2, 3, 4);
  2. var b = SIMD.Float32x4(5, 6, 7, 8);
  3. var c = SIMD.Float32x4.add(a, b); // Float32x4[6, 8, 10, 12]

上面代码之中，数组a和b的四个成员的各自相加，只用一条指令就完成了。因此，速度比上一种写法提高了 4 倍。

一次 SIMD 运算，可以处理多个数据，这些数据被称为“通道”（lane）。上面代码中，一次运算了四个数据，因此就是四个通道。

SIMD 通常用于矢量运算。

  1. v + w = 〈v1, …, vn〉+ 〈w1, …, wn〉
  2.       = 〈v1+w1, …, vn+wn〉

上面代码中，v和w是两个多元矢量。它们的加运算，在 SIMD 下是一个指令、而不是 n 个指令完成的，这就大大提高了效率。这对于 3D 动画、图像处理、信号处理、数值处理、加密等运算是非常重要的。比如，Canvas 的getImageData()会将图像文件读成一个二进制数组，SIMD 就很适合对于这种数组的处理。

总的来说，SIMD 是数据并行处理（parallelism）的一种手段，可以加速一些运算密集型操作的速度。将来与 WebAssembly 结合以后，可以让 JavaScript 达到二进制代码的运行速度。