VLIW EPIC靜態(tài)調(diào)度的指令級(jí)并行

1、vliw epic靜態(tài)調(diào)度的指令級(jí)并行 麻省理工學(xué)院開放課程 計(jì)算與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的歷史 vliw/epic:靜態(tài)調(diào)度的指令級(jí)并行 krste asanovic麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)試驗(yàn)室 麻省理工學(xué)院開放課程 計(jì)算與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的歷史 little定律并行度=吞吐率運(yùn)行時(shí)間每個(gè)周期的吞吐量 一個(gè)操作延時(shí)的周期數(shù) 麻省理工學(xué)院開放課程 計(jì)算與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的歷史 流水線ilp計(jì)算機(jī)例子最大吞吐量,六條指令/周期一個(gè)流水段延遲周期數(shù)兩個(gè)整型單元單周期延遲兩個(gè)load/store單元,3個(gè)周期延遲 兩個(gè)浮點(diǎn)運(yùn)算單元 4個(gè)周期延遲 為使流水線保持繁忙,指令級(jí)并行度(ilp)需要是多少? 麻省理工學(xué)

2、院開放課程 計(jì)算與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的歷史 超標(biāo)量掌握規(guī)律比例變化放射寬度n放射組從前發(fā)布的指令生命期 互鎖檢查和標(biāo)簽比較的數(shù)目以n*(n *l)增長(zhǎng),l是機(jī)器中指令的生命期-每發(fā)布或執(zhí)行完n條指令中的一個(gè)就必需檢查n *l條運(yùn)行中的指令 對(duì)于按序放射的計(jì)算機(jī),生命期l與流水時(shí)延有關(guān)對(duì)于亂序放射的計(jì)算機(jī),l還包括花在指令緩沖區(qū)里的時(shí)間(指令窗或rob)隨著n增加,需要更大的指令窗以獲得足夠的并行度使機(jī)器保持繁忙=更長(zhǎng)的生命期l=亂序掌握規(guī)律增長(zhǎng)快于n2(n3) 麻省理工學(xué)院開放課程 計(jì)算與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的歷史 亂序掌握的簡(jiǎn)單性mips r10000 麻省理工學(xué)院開放課程 計(jì)算與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的歷史

3、 挨次isa的瓶頸 麻省理工學(xué)院開放課程 計(jì)算與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的歷史 vliw:超長(zhǎng)指令字 編譯器調(diào)度并行執(zhí)行多個(gè)并行操作壓縮到一個(gè)長(zhǎng)指令字中編譯器必需避開數(shù)據(jù)沖突(沒有互鎖) 麻省理工學(xué)院開放課程 計(jì)算與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的歷史 早期的vliw機(jī) fps ap120b(1976)-科學(xué)計(jì)算陣列協(xié)處理器 -第一臺(tái)商業(yè)寬指令機(jī) -手工編碼的向量算術(shù)庫,使用軟件流水和循環(huán)綻開技術(shù) 多流追蹤(1987)-來自fisher的耶魯小組的思想,包括跡調(diào)度,商業(yè)化了每條指令配置7,14,28個(gè)操作均是有效的 28個(gè)操作緊縮成一個(gè)1024位的指令字 cydrome cydra-5(1987)-7個(gè)操作編碼為256

4、位指令字 -循環(huán)寄存器模式 麻省理工學(xué)院開放課程 計(jì)算與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的歷史 循環(huán)執(zhí)行 麻省理工學(xué)院開放課程 計(jì)算與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的歷史 循環(huán)執(zhí)行 多少個(gè)浮點(diǎn)操作/周期? 麻省理工學(xué)院開放課程 計(jì)算與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的歷史 綻開循環(huán) 打開內(nèi)循環(huán),一次執(zhí)行4個(gè)迭代 需要處理n的值,它不是最終清除循環(huán)的綻開因子的倍數(shù), 麻省理工學(xué)院開放課程 計(jì)算與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的歷史 綻開循環(huán)代碼的調(diào)度 麻省理工學(xué)院開放課程 計(jì)算與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的歷史 綻開循環(huán)代碼的調(diào)度 多少flops/周期? 麻省理工學(xué)院開放課程 計(jì)算與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的歷史 軟件流水 麻省理工學(xué)院開放課程 計(jì)算與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的歷史 軟件流水

5、多少flops/周期? 麻省理工學(xué)院開放課程 計(jì)算與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的歷史 軟件流水與循環(huán)綻開 軟件流水每個(gè)循環(huán)花一次啟動(dòng)/停止的代價(jià),而不是每次迭代開銷一次 麻省理工學(xué)院開放課程 計(jì)算與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的歷史 假如沒有循環(huán)的話怎么樣? 在掌握流特別沒有規(guī)律的代碼中,轉(zhuǎn)移限制了基本塊的大小在單獨(dú)的基本塊里很難找到ilp 麻省理工學(xué)院開放課程 計(jì)算與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的歷史 跡調(diào)度fisher, ellis 麻省理工學(xué)院開放課程 計(jì)算與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的歷史 跡調(diào)度fisher, ellis選擇一串基本塊,一個(gè)軌跡,表示最頻繁轉(zhuǎn)移的路徑使用概貌反饋,或編譯啟發(fā),查找共同的轉(zhuǎn)移路徑一次調(diào)度整個(gè)跡加入固定的代碼來處理跳出跡的轉(zhuǎn)移 麻省理工學(xué)院開放課程 計(jì)算與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的歷史 典型vliw的問題目標(biāo)代碼的兼容性-必需對(duì)每臺(tái)機(jī)器重新編譯全部的代碼,即使是兩臺(tái)同一代的機(jī)器 目標(biāo)代碼的大小-指令填充鋪張流了指令內(nèi)存/cache -循環(huán)綻開/指令流水復(fù)制了代碼 調(diào)度可變延時(shí)的內(nèi)存操作-caches和/或內(nèi)存體沖突,造成靜態(tài)不行預(yù)料的變化 圍繞靜態(tài)不行預(yù)料的轉(zhuǎn)移的調(diào)度-轉(zhuǎn) 移路徑不同,優(yōu)化的調(diào)度也不同 麻省理工學(xué)院開放課程 計(jì)算與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的歷史 vliw指令編碼各種削減無用字段影響的方案-內(nèi)存中采