Архитектура vliw / epic

Superscalar VS VLIW/EPIC

• Superscalar:
• Простой компилятор, процессор планирует поток команд
• Меньше команд за такт: 3, 4, 5 (в среднем < 50%)
• Сложный исполнительный конвейер
• VLIW/EPIC:
• Сложный компилятор планирует поток команд
• Больше команд за такт: 6, 8,..,23 (в среднем > 50%)
• Простой исполнительный конвейер

Преимущества и недостатки VLIW

• Упрощает архитектуру процессора, перекладывая задачу распределения вычислительных устройств на компилятор
• Снижается энергопотребление за счет отсутствия больших сложных узлов
• Код для VLIW обладает невысокой плотностью: большое количество пустых инструкций для простаивающих устройств
• Сложные внутренние зависимости кода усложняют программирование на уровне машинных кодов, приходится полагаться на оптимизацию компилятора
• Наборы инструкций VLIW не являются обратно совместимыми между различными поколениями процессоров.
• Задержки загрузки данных из иерархии памяти (кэшей, DRAM) не являются полностью предсказуемыми. Из-за этого статическое планирование инструкций загрузки и использования данных становятся крайне сложными.

Реализации VLIW

• Cydrome (1984-1988)
• Cydra-5: 256 bit VLIW (7 ops.), reg. rotation., sw. pipeline
• МВК Эльбрус 3 (1986-1994)
• NXP Semiconductors
• TriMedia (1987, 1997, …): VLIW / DSP, 5-8 ops., 256x128 bit regs, 45 FUs
• Texas Instruments
• C6000: VLIW / DSP
• Transmeta
• Crusoe: VLIW, слой двоичной совместимости с архитектурой x86
• Tilera
• AMD/ATI Radeon
• C R600 до поколения Southern Islands (Radeon HD 7700 и далее)

EPIC – эволюция VLIW

• 1997 г. Intel Itanium (HP-Intel)
• Каждая группа (bundle) инструкций может иметь стоповый бит, обозначающий, что следующая группа зависит от результатов работы данной. Информация о зависимостях вычисляется компилятором, и поэтому аппаратуре не придется проводить дополнительную проверку независимости операндов.
• Инструкции программной подкачки данных. Предподкачка увеличивает вероятность того, что к моменту исполнения команды загрузки, данные уже будут в кеше. Также, в этой инструкции могут быть дополнительные указания для выбора различных уровней кеша для данных.