Vliw: Yangi avlod eski arxitekturasi

VLIW: tanganing boshqa tomoni
Biroq, VLIW arxitekturasini amalga oshirishda boshqa katta muammolar mavjud. VLIW kompilyatori protsessor arxitekturasining ichki xususiyatlarini, funktsional bloklarning tuzilishiga qadar batafsil "bilishi" kerak. Natijada, VLIW protsessorining yangi versiyasi ko'p sonli qayta ishlash modullari bilan (yoki hatto bir xil sonli, lekin boshqa tezlikda) chiqarilganda, barcha eski dasturiy ta'minot to'liq qayta kompilyatsiya qilishni talab qilishi mumkin. VLIW protsessorlarini ishlab chiqaruvchilar, hech bo'lmaganda, "eski" dasturlarning yangi qurilmalarda bajarilishini kafolatlash uchun paketlar kengligini kamaytirmaslikka majbur bo'lishdi. Masalan, hozirgi vaqtda 8 ta buyruq paketlari mavjud va keyingi versiyada chastotani ikki yoki uch baravar oshirish uchun faqat oltita funktsional qurilma bo'lishi mumkin emas. Bundan tashqari, Sakkiz kanalli VLIW uchun tuzilgan dasturni olti kanalli arxitekturada maxsus qimmat (murakkablik va unumdorlik jihatidan) apparat yechimlarisiz bajarish mumkin emasligi sababli, kompilyatorni tubdan qayta yozish kerak bo'ladi. Shu nuqtai nazardan qaraganda, Intel uchun IA64 tizimida uchta buyruqli so'zdan foydalanish oqilona ko'rinadi - bu, birinchi qarashda, noqulay cheklash kelajakda IA64 protsessorlaridagi ijro birliklari sonini erkin o'zgartirishga imkon beradi. Agar 386 protsessordan 486 protsessorga o'tish paytida mavjud dasturiy ta'minotni qayta kompilyatsiya qilish mutlaqo kerak bo'lmasa, endi kerak bo'ladi. Mumkin bo'lgan murosali echimlardan biri sifatida kompilyatsiya jarayonini ikki bosqichga bo'lish taklif etiladi. Barcha dasturiy ta'minot oraliq kod yordamida qurilmadan mustaqil formatda tayyorlanishi kerak, bu faqat oxirgi foydalanuvchi uskunasiga o'rnatish vaqtida mashinaga bog'liq kodga tarjima qilinadi. Ushbu yondashuvning namunasi OSF tomonidan arxitekturadan mustaqil ANDF (arxitektura-neytral tarqatish formati) bilan ko'rsatilgan. Ammo platformalararo dasturiy ta'minot bir paytlar unga bog'langan yorqin umidlarni hali oqlamadi. Birinchidan, u hali ham har bir alohida holatda kompilyatorga ma'lum bir platformada (va hatto ushbu OS da) berilgan dasturni kompilyatsiya qilishda nima qilish kerakligini "tushuntiradigan" portlarni talab qiladi. Ikkinchidan, o'zaro faoliyat platformali dasturiy ta'minot hali "Tezlik Demoni" emas, lekin aksincha, qoida tariqasida, u sekinroq ishlaydi,
Yana bir qiyinchilik VLIW kompilyatori tomonidan taqdim etiladigan optimallashtirishning statik tabiatidir. Masalan, dastur kompilyatsiya vaqtida kutilmagan dinamik vaziyatlarga duch kelganda, masalan, kiritish/chiqarishni kutishda qanday harakat qilishini oldindan aytish qiyin. VLIW arxitekturasi ilmiy va texnik tashkilotlarning talablariga javoban paydo bo'ldi, bu erda hisoblash ayniqsa yuqori protsessor tezligini talab qiladi, lekin u ob'ektga yo'naltirilgan va hodisalarga asoslangan dasturlar uchun kamroq mos keladi va hozirda ko'pchilikni tashkil etuvchi aynan shunday ilovalar. axborot texnologiyalari sohasi. Kompilyator bunday murakkab konvertatsiyalarni ishonchli va to'g'ri bajarishini tekshirish qiyin. qarshi,
Hozirgi vaqtda zamonaviy, yuqori tezlikda ishlaydigan VLIW protsessorlarini ishlab chiquvchilar sof VLIW arxitekturasi haqidagi asl g'oyasidan uzoqlasha boshlagani ma'lum bo'ldi. Intel, hech bo'lmaganda, Itanium oilasiga klassik x86 kodini bajarish qobiliyatini saqlab qoldi, garchi protsessor ushbu rejimda ishlayotganida, u buni amalga oshirishga muvaffaq bo'ldi. Taxmin qilish mumkinki, protsessor giganti dasturiy ta'minot gigantlarining bosimi ostida "sof VLIW" tayanch punktini taslim qildi. Biroq, VLIW arxitekturasida apparat va dasturiy ta'minotning o'zaro ishlashini ta'minlashning murakkab muammosini hal qilish jiddiy dastlabki tadqiqotlarni talab qiladi. Afsuski, hozirda dasturlarni avtomatik parallellashtirish algoritmlari sohasidagi nazariy tadqiqotlar hali ham ko'plab yutuqlar bilan maqtana olmaydi: qoida tariqasida, agar dasturni to'g'ri parallellashtirish (masalan, unga SMP optimallashtirilgan bo'limlarni kiritish) talab etilsa, u eski uslubda - "qo'lda" va juda, juda malakali dasturchilarning qo'llari bilan amalga oshiriladi. Bundan tashqari, katta sa'y-harakatlar bilan parallellashtirish mumkin bo'lgan yoki umuman bajarib bo'lmaydigan vazifalarning katta ro'yxati allaqachon ma'lum.
Misol tariqasida, Transmeta-dan mashhur Kruzoni eslashingiz mumkin. Uning ishlash printsipi aslida allaqachon tuzilgan x86 kodining VLIW arxitekturasi uchun dinamik qayta kompilyatsiya qilishdan iborat. Biroq, ishlab chiquvchilar yuqori darajadagi tillar uchun samarali VLIW kompilyatorlarini yaratishda juda katta qiyinchiliklarga duch kelishsa ham, juda xaotik va oldindan aytib bo'lmaydigan x86 mashina kodining "kompilyatori" haqida nima deyish mumkin, ayniqsa kompilyatsiya paytida u tez-tez optimallashtiriladi. lekin butunlay boshqa me'moriy xususiyatlarni hisoblash.
Aslida, Kruzo faqat x86 emulyatsiya rejimida qo'llaniladi, garchi boshqa kodlarni taqlid qilishda fundamental cheklovlar yo'q. Shu bilan birga, barcha dasturlar va operatsion tizimning o'zi x86 kodlarini 128 bit o'lchamdagi paketlarga tarjima qilish uchun javobgar bo'lgan Code Morphing deb nomlangan past darajadagi dasturiy ta'minot ustida ishlaydi. Kruzo shuningdek, arxitekturaning mantiqiy qatlami darajasini aniq belgilaydigan o'z terminologiyasidan foydalanadi, bunda to'plamlar molekulalar (Molekulalar) deb ataladi va to'plamda joylashgan 32 bitli kichik buyruqlar atomlar (Atom) deb ataladi. Har bir molekulada ikki yoki to'rtta atom mavjud. Buyruq formati bilan mos kelishi uchun, agar ikkilik tarjima molekulaning barcha "atom" bo'shliqlarini to'ldira olmasa, bo'sh maydonlarga operatsiya yo'qligini ko'rsatadigan bo'sh NOP kichik buyrug'i kiritilishi kerak (No OPeration). Natijada, ikki turdagi molekulalardan foydalanish tufayli ularning har birida bittadan ko'p bo'lmagan NOP mavjud. Hammasi bo'lib, har bir o'lchov uchun to'rttagacha VLIW kichik buyruqlari bajarilishi mumkin. Kruzoning VLIW yadrosining muhim me'moriy xususiyatlari orasida nisbatan qisqa quvur liniyalari ajralib turadi: butun yetti bosqichli quvur liniyasi va o'nta suzuvchi nuqtali quvur liniyasi. Nazariy jihatdan, bu protsessor turli arxitekturalarni taqlid qilish uchun ishlatilishi mumkin, ammo uning mikroarxitekturasining bir qator xususiyatlari aynan x86 kodini samarali emulyatsiya qilishga qaratilgan. Prinsipial jihatdan muhim farq - x86 emulyatsiyasi paytida protsessor chastotalari taxminan teng bo'lgan sharoitda ishlashning deyarli yo'qolishi. Birinchidan, qurilma bayt-bayt sharhlash rejimida x86 ketma-ketligini dekodlaydi, lekin agar kod bir necha marta bajarilsa,
Aytishimiz mumkinki, Transmeta nafaqat vaqtdan oldinroq bo'lishga, balki texnologiyaning "boshidan sakrab o'tishga" ham harakat qildi. Aslini olganda, Transmeta qilgan narsa fantastik texnik yutuqdir. Aslida, o'zaro faoliyat platformali dasturiy ta'minotni dinamik kompilyatsiya qilish uchun real vaqt texnologiyasi namoyish etildi. Agar tizim shunday ishlayotgan bo'lsa, u x86 kodini ichki ko'rinishga aylantiradigan "parvozda" ishlayotgan bo'lsa, unda dastlab unga yo'naltirilgan dastur bilan qanday ishlashini taxmin qilish mumkin. Shunday qilib, ikkilik muvofiqlik mumkin va juda samarali.
Boshqa tomondan, hatto Gordon Murning o'zi ham yaqin kelajakda protsessor chastotasining o'sishi, ehtimol, u ishlab chiqqan qoidaga bo'ysunishni to'xtatib qo'yishini va sezilarli darajada sekinlashishini aytdi. Bunday vaziyatda klassik tizimlarning ishlashi tez orada jismoniy cheklovlarning "o'lik nuqtasi" ga tushib qolish xavfini tug'diradi, bu esa tezlikni oshirish chastotasini oshirishning muqobil usullarini ishlab chiqishni yanada kuchaytiradi, ulardan biri rivojlanishdir. VLIW o'zini butun shon-shuhratda isbotlash imkonini beradigan yangi va yaxshi parallel algoritmlardan iborat.