Axborot texnologiyalari universiteti urganch filiali telekommunikatsiya texnologiyalari

---

 

 

 

 

 

 

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.