Axborot texnologiyalari universiteti urganch filiali telekommunikatsiya texnologiyalari

Superscalar  protsessorlar

i  uchun  kod  belgilangan  tartibda  bajarilsa 

to'g'ri  natijani  beradigan  ko'rsatmalar  ketma-ketligini  o'z  ichiga  oladi.    Kod 

ketma-ket  algoritmni  bildiradi  va  faqat  ma'lum  bir  ko'rsatmalar  to'plamidan 

foydalangan  holda,  u  ishlaydigan  apparatning  mohiyati  yoki  ko'rsatmalarning 

bajarilish  vaqtining  aniq  tartibi  to'g'risida  aniq  tasavvurga  ega  emas.  

Superscalar  protsessorlari  uchun  dasturlardan  farqli  o'laroq,  VLIW  kodi 

protsessor dasturni qanday bajarishi uchun aniq reja (POE - Plan Of Execution, 

bajarish  sxemasi  kompilyatsiya  vaqtida  statik  ravishda  tuziladi)  taklif  qiladi.  

Kodda  har  bir  operatsiya  qachon  bajarilishi,  qaysi  funktsional  qurilmalar 

ishlashi  va  qaysi  registrlarda  operandlar  bo'lishi  aniq  ko'rsatilgan.    VLIW 

kompilyatori  kerakli  Record  Of  Execution  (ROE)  -  dastur  ishlayotganda  ro'y 

beradigan  voqealar  ketma-ketligiga  erishish  uchun  protsessorning  o'zi  haqida 

to'liq tushunchaga ega bo'lib, bunday ijro rejasini tuzadi.  Kompilyator POE-ni 

(moslikni aniq tavsiflovchi ko'rsatmalar to'plami arxitekturasi orqali) apparatga 

uzatadi, bu esa o'z navbatida belgilangan rejani bajaradi.  Ushbu reja VLIW ga 

yuqori  ILP  darajalariga  erishishga  qodir  bo'lgan  nisbatan  oddiy  qo'shimcha 

qurilmalardan  foydalanishga  imkon  beradi.    VLIW-lardan  farqli  o'laroq, 

superscalar  apparati  ketma-ket  kod  asosida  dinamik  ravishda  POE-larni 

yaratadi.    Ushbu  yondashuv  jismoniy  bajarilish  murakkabligini  oshirsa-da, 

superskalar  protsessori  rejani  faqat  ish  vaqtida  aniqlanishi  mumkin  bo'lgan 

omillardan  foydalangan  holda  tuzadi.  EPICni  yaratishda  o'z  oldilariga  qo'ygan 

maqsadlaridan  biri  VLIW-da  tatbiq  etilgan  statik  POE  yaratish  printsipini 

saqlab qolish edi, ammo shu bilan birga uni superskalar protsessoriga o'xshash 

---

imkoniyatlar bilan boyitib, yangi me'morchilikni dinamikani yaxshiroq hisobga 

olishga  imkon  berdi.  an'anaviy  ravishda  VLIWga  mos  keladigan  bir  xillikni 

cheklaydigan  omillar.    Ushbu  maqsadlarga  erishish  uchun  EPIC  "mafkurasi" 

ba'zi  bir  asosiy  printsiplar  asosida  qurilgan.  Birinchisi,  kompilyatsiya  vaqtida 

ijro  rejasini  tuzish.    EPIC  kompilyatorga  POE  yaratish  yukini  yuklaydi.  

Umuman  olganda,  arxitektura  va  jismoniy  dastur  kompilyatorga  buni  amalga 

oshirishga xalaqit berishi mumkin bo'lsa-da, EPIC protsessorlari kompilyatorga 

ijro  rejasini  tuzishda  yordam  beradigan  funktsiyalarni  taqdim  etadi.    Ishlash 

vaqtida  EPIC  protsessorining  xatti-harakatlari  kompilyator  nuqtai  nazaridan 

taxmin  qilinadigan  va  boshqariladigan  bo'lishi  kerak.    Buyruqlarning  tartibdan 

tashqari  dinamik  ravishda  bajarilishi  kompilyatorni  "chalkashtirib  yuborishi" 

mumkin,  shunda  uning  qarorlari  protsessor  tomonidan  yaratilgan  haqiqiy  ijro 

yozuviga qanday ta'sir qilishini "tushunmaydi", shuning uchun u protsessorning 

harakatlarini  bashorat  qilishi  kerak.  vazifani  yanada  murakkablashtiradi.  

Bunday  holatda,  dastur  aytgan  narsani  aniq  bajaradigan  protsessor  afzaldir.  

Kompilyatsiya  vaqtida  reja  tuzishning  mohiyati  ketma-ket  manba  kodini 

tartiblashdan  iborat  bo'lib,  u  dastur  parallelligidan  to'liq  foydalanishi  va 

bajarilish  vaqtini  minimallashtirishda  apparat  resurslaridan  maksimal  darajada 

foydalanishi  kerak.    Tegishli  me'moriy  yordamisiz  bunday  qayta  tartiblash 

dasturning to'g'riligini buzishi mumkin.  Shunday qilib, EPIC POE-ni yaratishni 

kompilyatorga  topshirganligi  sababli,  u  kompilyatsiya  vaqtida  intensiv  kodni 

qayta  tartiblashni  qo'llab-quvvatlaydigan  me'moriy  xususiyatlarni  ham 

ta'minlashi  kerak.  Keyingi  printsip  -  kompilyator  tomonidan  ehtimoliy 

taxminlardan  foydalanish.    EPIC  kompilyatori  ijro  rejasini  tuzishda  jiddiy 

muammoga  duch  keladi:  bajarilishni  yozib  olishga  sezilarli  ta'sir  ko'rsatadigan 

ma'lum  turdagi  ma'lumotlar  faqat  dastur  bajarilishi  paytida  ma'lum  bo'ladi.  

Masalan,  kompilyator  filial  bayonotidan  keyin  qaysi  filial  bajarilishini, 

rejalashtirilgan kod asosiy bloklardan qachon o'tishini va grafik yo'llardan qaysi 

biri tanlanishini aniq bila olmaydi.  Bundan tashqari, odatda bir vaqtning o'zida 

---

dasturdagi  barcha  yo'llarni  optimallashtiradigan  statik  rejani  tuzish  mumkin 

emas.    Ikkilamchi,  shuningdek,  kompilyator  havolalar  xotirada  bir  xil  joyga 

ishora  qilish-qilmasligini  hal  qila  olmaydigan  holatlarda  ham  paydo  bo'ladi.  

Agar shunday bo'lsa, ularni ketma-ket hal qilish kerak;  agar bo'lmasa, ular har 

qanday  tartibda  rejalashtirilishi  mumkin.    Ushbu  noaniqlikni  hisobga  olgan 

holda,  ma'lum  bir  natija  ko'pincha  ehtimol.    Ushbu  vaziyatda  EPICning  eng 

muhim  tamoyillaridan  biri  bu  kompilyatorga  ehtimoliy  taxminlar  bo'yicha 

ishlashga  imkon  berish  qobiliyatidir  -  bu  eng  mumkin  bo'lgan  holatlar  uchun 

POE  ni  yaratadi  va  optimallashtiradi.    Biroq,  EPIC  Dastlabki  taxminlar  to'g'ri 

bo'lmagan  taqdirda  ham  dasturning  to'g'riligini  ta'minlash  uchun  Control  va 

Data Speculation kabi me'moriy yordamni taqdim etadi.  Agar taxmin noto'g'ri 

bo'lib  chiqsa,  dasturni  bajarish  paytida  ishlashning  pasayishi  aniq.    Ushbu 

ishlash effekti ba'zan dastur rejasida ko'rinadi, masalan, juda optimallashtirilgan 

dastur  maydoni  mavjud  bo'lganda  va  kod  unchalik  optimallashtirilgan  holda 

bajariladi.    Bundan  tashqari,  ishlashning  pasayishi  dasturning  rejasida 

ko'rinmaydigan  "to'xtash"  (Stall)  daqiqalarida  yuz  berishi  mumkin  -  eng  katta 

ehtimollik  va  shuning  uchun  optimallashtirilgan  holatga  tushadigan  ba'zi 

operatsiyalar maksimal darajada bajariladi, ammo to'xtatib qo'yiladi to'g'riligini 

ta'minlash  uchun  protsessor,  agar  unchalik  katta  bo'lmagan  holatlar  yuzaga 

kelsa. Reja tuzilgandan so'ng kompilyator uni apparatga uzatadi.  Buning uchun 

ISA  kompilyatorning  qarorlarini  har  bir  operatsiyani  qachon  boshlashi  va 

qanday  manbalardan  foydalanish  to'g'risida  xabardor  qiladigan  darajada  boy 

bo'lishi  kerak  (xususan,  qaysi  operatsiyalar  bir  vaqtning  o'zida  ishga 

tushirilishini  ko'rsatadigan  usul  bo'lishi  kerak).    Shu  bilan  bir  qatorda, 

kompilyator  kerakli  yozuvni  olish  uchun  protsessor  dinamik  ravishda  qayta 

tashkil  etiladigan  ketma-ket  dasturni  yaratishi  mumkin.    Ammo  keyinchalik 

uskunani dinamik rejalashtirishdan ozod qilish maqsadiga erishilmaydi.  POE-ni 

apparatga  o'tkazishda  kerakli  ma'lumotlarni  o'z  vaqtida  taqdim  etish  juda 

muhimdir.   Bunga  misol  tariqasida filialning  operatsiyasini  ko'rsatish  mumkin, 

---

agar u ishlatilsa, filialning manzilida buyruqlarni oldindan tanlashni talab qiladi, 

albatta  filialning  o'zi  boshlanishidan  oldin.    Buni  qachon  amalga  oshirishni  va 

qaysi hop manzilini apparatga qoldirishni hal qilish o'rniga, bunday ma'lumotlar 

EPIC  ko'rsatmalariga  muvofiq  aniq  va  o'z  vaqtida  kod  orqali  apparatga 

uzatiladi.    Mikro  arxitektura,  shuningdek,  kodning  bajarilishi  bilan  bevosita 

bog'liq  bo'lmagan,  ammo  ijro  vaqtiga  ta'sir  qiladigan  boshqa  qarorlarni  qabul 

qiladi.    Bunday  misollardan  biri  kesh  iyerarxiyasini  boshqarish  va  ierarxiyani 

saqlash  uchun  qanday  ma'lumotlar  kerakligi  va  ularni  almashtirish  kerakligi 

to'g'risida  tegishli  qarorlar  qabul  qilishdir.    Bunday  qoidalar  odatda  kesh 

boshqaruvchisi  algoritmi  tomonidan  ta'minlanadi.    EPIC  kompilyator  ushbu 

mikroarxitektura mexanizmlarini boshqarish imkoniyatiga ega bo'lish uchun ijro 

rejasini  tuzadi  degan  printsipni  kengaytiradi.    Shu  maqsadda  me'morchilik 

qobiliyatlari odatda mikroarxitektura tomonidan boshqariladigan mexanizmlarni 

dasturiy boshqarishga imkon beradi. VLIW apparat-dasturiy kompleksi