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.