Параллелизм на уровне команд Архитектуры VLIW EPIC Выполнили

Параллелизм на уровне команд. Архитектуры VLIW, EPIC. Выполнили: студентки 141 группы Крылова Инесса Шарифуллина Александра Кустова Евгения Демина Надежда

Проблема, возникшая в компьютерной отрасли: Определить новый тип архитектуры, не требующий переписывания программ в «параллельном виде» , смены языка и т. д. , причем обеспечить в нем высокую степень параллелизма, и не слишком усложнять аппаратное обеспечение. Решение: Более высокая производительность достигается за счет: совершенствования полупроводниковой технологии, т. е. увеличения скорости передачи сигналов в микросхеме. увеличения плотности микросхем. реализации определенного вида параллелизма.

Параллелизм на уровне команд (instruction-level parallelism, ILP) - это параллельное выполнение отдельных RISC-операций. Он существенно ускоряет работу процессоров. Основной плюс: Системы ILP используют программы, написанные на традиционных языках высокого уровня. А обнаружение параллелизма выполняется благодаря компиляторной технологии и апп. обеспечению. Это решение не требует от программистов дополнительных усилий и предполагает, что можно не переписывать приложения. Сейчас параллельная обработка на уровне команд - единственный надежный подход, позволяющий добиться увеличения производительности без фундаментальной переработки приложений.

Компьютерная архитектура ILP – это соглашение между классом программ, написанных для данной архитектуры, и множеством реализаций процессора для нее. Это соглашение описывает: формат, интерпретацию отдельных команд + информацию о возможном параллелизме между командами или операциями. Два наиболее важных типа ILP-процессоров (VLIW и EPIC ) отличаются именно этим.

Процессоры VLIW (very long instruction word, использующие сверхбольшие слова команд) - пример архитектуры, для которой программа предоставляет точную информацию о параллелизме. Компилятор сам выявляет параллелизм в программе и сообщает АО, какие операции не зависят друг от друга, и какие операции можно начинать выполнять в одном и том же такте.

Принцип устройства архитектуры VLIW

Достоинства VLIW : Компилятор может эффективнее выбирать параллельно исполняемые команды, чем это делает аппаратура суперскалярного процессора. VLIW процессор имеет более простое устройство управления и потенциально может иметь более высокую тактовую частоту. Недостатки VLIW: Команды ветвления, зависящие от данных, значения которых становятся известны только в процессе вычислений. VLIW реализация требует большого размера памяти имён, регистровых файлов, большого числа перекрёстных связей.

Тип архитектуры EPIC(Explicitly Parallel Instruction Computing) – это эволюция архитектуры VLIW, которая соединила в себе концепции суперскалярной архитектуры, в форме, адаптированной к EPIC.

Архитектурные возможности поддержки EPIC позволяет процессору извлечь как можно больше «скрытого параллелизма» . позволяет отказаться от сложной логики внеочередного выполнения операций. Функция Multi. Op - несколько операций могут считывать входные данные до того, как любая операция запишет свой результат. NUAL – предполагаемая задержка для операций, которые выполняются за несколько тактов. В EPIC определенные операции, попадающие под наиболее вероятный случай, выполняются при макс. производительности, но приостанавливают процессор, если возникнет не оптимизированный случай.

Плюсы EPIC : Упрощается архитектура процессора. Процессор не тратит время на анализ потока команд. Компилятор способен произвести анализ сразу всей программы. Если некоторая программа должна запускаться многократно, выгоднее распараллелить ее один раз при компиляции. Минусы: Даже при небольших изменениях исходных данных путь выполнения программы сильно меняется. Значительно усложняются компиляторы, т. е. , увеличиваются время компиляции и число ошибок в самих компиляторах. Производительность микропроцессора определяется качеством компилятора. Увеличивается сложность отладки, так как отлаживается не исходная программа, а оптимизированный код.

Особенности микропроцессора Itanium с архитектурой IA-64:

Спасибо за внимание!