MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT
AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI
URGANCH FILIALI
TELEKOMMUNIKATSIYA TEXNOLOGIYALARI
FAKULTETI
972-18 guruh talabasi Sobirov Jasurbekning
Kompyuter arxitekturasi fanidan mustaqil ishi
Mavzu: VLIW arxitekturasining strukturasini o`rganish.
Topshirdi Sobirov Jasurbek
Qabul qildi _______________
2021 y
Reja:
1.
VLIW arxitekturasi
2.
EPIC: aniq ko'rsatma paralelligi
3.
Superscalar protsessorlar
4.
VLIW arxitekturasi
5.
VLIW protsessorining mantiqiy qatlami
6.
Qaytgan registrlar
7.
Foydalanilgan adabiyotlar
VLIW arxitekturasi
hisoblashning dastlabki kunlaridan va CDC6600
va IBM 360/91 superkompyuterlaridan tashkil topgan parallel mikrokoddan
kelib chiqqan. 1970 yilda ko'plab hisoblash tizimlari ROM-ga o'rnatilgan
VLIWga o'xshash uzun ko'rsatmalar yordamida qo'shimcha vektorli signal
protsessorlari bilan jihozlangan. Ushbu protsessorlardan tezkor Furye
transformatsiyasini va boshqa hisoblash algoritmlarini bajarish uchun
foydalanilgan. Birinchi haqiqiy VLIW kompyuterlari 1980-yillarning
boshlarida MultiFlow, Culler va Cydrome tomonidan chiqarilgan mini-
superkompyuterlar edi, ammo ular tijorat jihatdan muvaffaqiyatli bo'lmadi.
Hisoblash rejalashtiruvchisi va dasturiy ta'minot quvurlari Fischer va Rau
(Cydrome) tomonidan taklif qilingan. Bu bugungi kunda VLIW kompilyatori
texnologiyasining asosidir. MultiFlow 7/300 kompaniyasining birinchi VLIW
kompyuterida ikkita tamsayıli arifmetik mantiqiy birlik, ikkita suzuvchi nuqta
ALU va mantiqiy tarmoqlanish birligi ishlatilgan - barchasi bir nechta chiplarda
yig'ilgan. 256bit buyruq so'zida sakkizta 32bitli opkod mavjud. Butun sonlarni
qayta ishlash uchun modullar 130 ns uzunlikdagi bitta tsiklda ikkita operatsiyani
bajarishi mumkin edi (ya'ni ikkita ALU bilan to'rttasi), bu butun sonlarni qayta
ishlashda taxminan 30 MIPS tezlikni ta'minladi. 256bit yoki 1024bit dan
kompyuterlarni qabul qilish uchun apparat echimlarini birlashtirish ham
mumkin edi. Birinchi VLIW kompyuteri Cydrome Cydra-5 256bitli buyruq va
oltita 40bitlik operatsiyalar ketma-ketligi sifatida ko'rsatmalarni bajaradigan
maxsus rejimdan foydalangan, shuning uchun uning kompilyatorlari parallel
kod va oddiy ketma-ket kodlar aralashmasini yaratishi mumkin. Ushbu VLIW-
VM-lar bir nechta chiplardan foydalangan bo'lsa, Intel i860 protsessori bitta
chipdagi birinchi VLIW-protsessor bo'ldi. Biroq, i860-ni VLIW deb tasniflash
mumkin, aksincha u juda yuqori protsessorlarning bir qismiga aylangan keyingi
dasturiy ta'minotdan farqli o'laroq, faqat dasturiy ta'minot tomonidan
boshqariladigan ko'rsatmalar juftligiga ega. Tarixiy ma'lumotnoma sifatida,
shuningdek, VLIW arxitekturasiga asoslangan, bir vaqtning o'zida bozorda keng
tarqalgan va muvaffaqiyatli bo'lgan FPS kompyuterlarini (AP-120B, AP-190L
va keyinchalik FPS brendi ostida) eslatib o'tmoqchiman. Bundan tashqari, M10
va M13 Kartseva kabi "kanonik" mashinalar, shuningdek "Elbrus-3" mavjud edi
- so'nggi loyihaning barcha "muvaffaqiyatsizligi" bilan, u hali ham VLIW
bosqichi edi. Umuman olganda, VLIW protsessorining ishlashi apparatdan
ko'ra ko'proq kompilyatorga bog'liq, chunki bu erda operatsiyalar ketma-
ketligini optimallashtirish samarasi chastotani oshirish natijasidan oshib ketadi.
Nisbatan yaqinda biz CISC va RISC o'rtasidagi "qarama-qarshilikka" guvoh
bo'ldik va endi yangi "jang" rejalashtirilmoqda - RISCga qarshi VLIW. To'liq
aytganda, VLIW va superscalar RISC hech qanday tarzda antagonist emas.
Adolat uchun shuni ta'kidlash kerakki, ikkinchisi umuman "tashqi me'moriy"
xususiyat emas, balki shunchaki ijroning ma'lum bir usuli hisoblanadi. Ehtimol,
kelajakda superscalar VLIW-protsessorlari paydo bo'lishi mumkin, ular shunday
qilib aytadigan bo'lsam, "kvadratdagi parallellik" ga ega bo'ladi - bu aniq statik
parallellikning aniq dinamik bilan kombinatsiyasi. Ammo protsessor
rivojlanishining hozirgi bosqichida statik va dinamik qayta tartiblashni
birlashtirishning ko'rinadigan usuli yo'q. Shuning uchun Itanium / Itanium2 ni
VLIW-ga nisbatan CISC (va VLIW-ga qarshi O3E-ga nisbatan) nuqtai
nazaridan emas, balki "Sinxron VLIW" va "Tartibsiz RISC" kabi qarash kerak.
Shuni unutmangki, Intel-HP alyansi o'zining me'morchiligi uchun alohida nom -
EPIC, ya'ni. aniq parallellik. VLIW arxitekturasi kompyuter sanoatining
dastlabki kunlaridan boshlangan bo'lsa-da (Turing 1946 yilda VLIW
kompyuterini ishlab chiqqan), ammo u hali ham tijorat muvaffaqiyatiga
erishmagan. Intel hozirda VLIW g'oyalarining bir qismini Itanium
protsessorlari qatoriga kiritdi. Mavjud klassik "RISC ichida CISC-tashqarida"
arxitekturalari bilan bog'liq holda ushbu protsessorlarga asoslangan tizimlarda
hisoblash va ishlash tezligini sezilarli darajada oshirishga intellektual
funktsiyalarni dasturiy ta'minotdan (kompilyatorga) o'tkazish orqali erishish
mumkin. Shunday qilib Itanium / Itanium2 ning muvaffaqiyati asosan dasturiy
ta'minotga asoslangan va bu erda muammo yotadi. Bundan tashqari, sanoatning
nisbatan uzoq muddatli Itaniga nisbatan nisbatan cheklangan munosabati uning
mavjudligini tasdiqladi.
EPIC: aniq ko'rsatma paralelligi
Aniq parallel ko'rsatma hisoblash kontseptsiyasi RISC bilan ta'sir doirasi
bo'yicha raqobatlasha oladigan yangi me'morchilik turini belgilaydi. Ushbu
mafkura buyruqlar "chiqarilishi" ning keng kengligi (WIW-Wide Issue-Width)
va uzoq (chuqur) yordamida apparatni soddalashtirishga va shu bilan birga
buyruqlar darajasida iloji boricha "yashirin parallellik" ni chiqarishga
qaratilgan. VLIW yoki superscalar strategiyasini amalga oshirishda bajarilishi
mumkin bo'lgan vaqtdan yuqori kechikish (DPL - Deep Pipeline-Latency)
quvurlari. EPIC ish vaqtida ikkita asosiy nuqtani soddalashtiradi. Birinchidan,
uning printsiplari ish vaqtida kompilyator allaqachon mustaqil deb e'lon qilgan
operatsiyalar o'rtasidagi bog'liqlikni tekshirishni rad etishga imkon beradi.
Ikkinchidan, ushbu arxitektura kompilyator tomonidan aniqlangan buyruqlarni
berish tartibiga tayanib, operatsiyalarni tartibsiz bajarilishining murakkab
mantig'idan voz kechishga imkon beradi. Bundan tashqari, EPIC kompilyator
paytida kompilyator paytida har qanday kod harakatlarini qo'llab-quvvatlash
orqali kompilyatorning bajarilish rejalarini statik ravishda yaratish qobiliyatini
yaxshilaydi. Ilgari echimlar ushbu maqsadga asosan apparatning
murakkabligini keskin oshirish orqali erishgan, bu shunchalik ahamiyatli bo'lib,
bu sohaning yanada yuqori ko'rsatkichlarga erishishiga to'sqinlik qilayotgan edi.
EPIC, mos keladigan apparat murakkabligini saqlab, ko'rsatmalar darajasida
yuqori darajadagi parallellikni ta'minlash uchun maxsus ishlab chiqilgan.
Signalni uzatish tezligini oshirish orqali ham, chipdagi funktsional
qurilmalarning zichligini oshirish orqali ham yuqori ko'rsatkichlarga erishiladi.
Ushbu ikki komponentning o'sishini o'rnatgan holda, dasturni bajarish tezligini
yanada oshirishga birinchi navbatda ma'lum bir parallellik turini amalga
oshirish hisobiga erishish mumkin. Masalan, buyruqlar darajasidagi parallellik
(ILP) protsessorlarni yaratish va RISC operatsiyalarining parallel bajarilishi
tufayli ishni tezlashtiradigan kompilyatsiya texnikasi tufayli mumkin bo'ldi.
ILP-ga asoslangan tizimlar ketma-ket protsessorlar uchun an'anaviy yuqori
darajadagi tillarda yozilgan dasturlardan foydalanadi va "yashirin parallellik" ni
aniqlash tegishli kompilyator texnologiyasi va apparatlari yordamida avtomatik
ravishda amalga oshiriladi. Ushbu texnikalar dastur dasturchilaridan qo'shimcha
kuch talab qilmasligi juda muhimdir, chunki bu echim dasturchilarga o'z
dasturlarini qayta yozishni talab qiladigan an'anaviy mikroprotsessorga
asoslangan parallellikdan keskin farq qiladi. Ko'rsatmalar darajasida parallel
ishlov berish - bu sizning arizangizni tubdan qayta ishlamasdan ishlash
samaradorligiga erishish uchun yagona ishonchli yondashuv. Superscalar
protsessorlari ILP protsessorining ketma-ket arxitekturalar uchun tatbiq etilishi
bo'lib, ular uchun dastur parallellik to'g'risida aniq ma'lumot uzatmasligi kerak
va aslida bera olmaydi. Dasturda ILP borligi to'g'risida aniq ma'lumotlar
mavjud emasligi sababli, bir xillikni aniqlash muammosini apparat vositalari hal
qilishi kerak, bu esa o'z navbatida "yashirin parallellik" ni aniqlash bo'yicha
harakatlar rejasini tuzishi kerak. VLIW protsessorlari arxitekturaning
namunasidir, buning uchun dastur aniq bir vaqtda ma'lumot beradi -
kompilyator dasturdagi parallellikni aniqlaydi va apparatga qaysi operatsiyalar
bir-biridan mustaqil ekanligini aytadi. Ushbu ma'lumotlar fizik qatlam uchun
juda muhimdir, chunki bu holda bir xil soat tsiklida qaysi operatsiyalarni
boshlash mumkinligini qo'shimcha tekshirmasdan "biladi". EPIC arxitekturasi
VLIW me'morchiligining evolyutsiyasi bo'lib, u superskallar me'morchiligining
ko'pgina kontseptsiyalarini EPICga moslashtirilgan shaklda singdirgan. Aslida,
bu ILP protsessorlarini qanday yaratishni belgilaydigan "mafkura", shuningdek
ushbu ramkani qo'llab-quvvatlaydigan me'moriy xususiyatlar to'plamidir. Shu
ma'noda, EPIC RISC ga o'xshaydi: umumiy asoslarga mos keladigan aniq
me'morchilik klassi. RISC uchun turli xil ko'rsatmalar to'plamining
arxitekturalari (ISA) mavjud bo'lganidek, EPIC uchun ham bir nechta ISA
bo'lishi mumkin. EPIC ISA arxitekturasi qaysi EPIC xususiyatlaridan
foydalanganiga qarab, uni turli xil dasturlar, masalan, umumiy maqsadli tizimlar
yoki ko'milgan qurilmalar uchun optimallashtirish mumkin. Tijorat EPIC ISA
ning birinchi namunasi IA-64 arxitekturasi edi.
Do'stlaringiz bilan baham: |