SIMD，即Single Instruction, Multiple Data，是一種CPU指令集架構，它允許一條指令同時處理多個數據元素。這種技術的主要目的是通過數據並行性來提高運算效率。SIMD指令集通過使用寬暫存器來同時操作多個數據，例如，將64位暫存器拆分為8個8位暫存器，從而能夠同時完成8個操作，相比傳統的SISD（單指令單數據流）架構，SIMD可以顯著提高計算效率。
SIMD指令集的優點包括：
提高運算效率：在需要處理大量相同操作的套用場景（如圖像處理、視頻特效等）中，SIMD指令能夠顯著提升性能。例如，SSE指令集支持一次操作4個FP32數據，這樣就可以用一個指令完成Vector4的加減乘除運算。
細粒度並行：SIMD提供fine-grain parallelism，適合處理小碎片數據的並行操作。
SIMD指令集的缺點包括：
分支處理性能下降：當處理需要條件分支的數據時，SIMD指令可能不是最優選擇，因為它們要求所有數據流執行相同的指令。這可能導致在遇到需要不同處理路徑的數據時，程式需要執行兩次遍歷來處理所有數據。
並行度需求：並非所有情況都需要很高的並行度。例如，AVX512指令集一次能處理16個FP32數據，但在實際套用中很少有需要同時處理這麼多數據的場景。此外，為了適配這樣的指令集，可能需要重寫程式流程和算法，而且在前幾代CPU上可能還存在性能問題。
在C++程式中使用SIMD指令通常有兩種方法：一是使用內聯彙編，二是使用第三方庫（如Intel提供的函式館）。內聯彙編允許開發者直接編寫彙編代碼，而第三方庫則提供了一組封裝好的函式，簡化了使用SIMD指令的過程。