分片式處理器上激進(jìn)執(zhí)行模型分析.pdf

1、隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，可用的片上資源越來(lái)越多，如何把豐富的晶體管資源轉(zhuǎn)化為實(shí)際的計(jì)算能力，是當(dāng)前體系結(jié)構(gòu)研究中面臨的基本問(wèn)題。傳統(tǒng)的超標(biāo)量和超長(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu)，由于采用集中式、全局控制結(jié)構(gòu)以及廣播式數(shù)據(jù)通路，導(dǎo)致功耗、線延遲和設(shè)計(jì)復(fù)雜度等諸多問(wèn)題，很難進(jìn)一步擴(kuò)展，因此一種結(jié)構(gòu)模塊化、分布化、層次化的分片式處理器體系結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生。分片式處理器通過(guò)資源分布和資源復(fù)制策略代替?zhèn)鹘y(tǒng)集中式控制結(jié)構(gòu)，用點(diǎn)到點(diǎn)片上數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)取代廣播式數(shù)據(jù)通路，

2、可擴(kuò)展性大大增強(qiáng)。但在順序執(zhí)行模型下，受編譯技術(shù)和應(yīng)用本身的限制，很難充分發(fā)掘應(yīng)用的指令級(jí)并行性。因此，我們提出分片式處理器上基于指令塊的激進(jìn)執(zhí)行模型。本文針對(duì)影響分片式處理器激進(jìn)執(zhí)行模型有效性的幾個(gè)方面進(jìn)行了分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為激進(jìn)執(zhí)行模型的實(shí)踐提供了理論指導(dǎo)。 本文采用理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法，一方面在理論上分析了各種因素對(duì)于分片式處理器激進(jìn)執(zhí)行模型的影響，另一方面對(duì)這些影響因素建立有效的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方案和實(shí)驗(yàn)環(huán)境，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

3、驗(yàn)證。 本文的研究?jī)?nèi)容和成果包括以下幾個(gè)方面：(1)從控制流的角度，分析了控制相關(guān)對(duì)于激進(jìn)執(zhí)行模型的影響，提出了塊級(jí)預(yù)測(cè)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種基于傳統(tǒng)分支預(yù)測(cè)器的塊級(jí)分支預(yù)測(cè)器；并且針對(duì)塊間的控制相關(guān)，提出了自己的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方案，評(píng)價(jià)了控制相關(guān)對(duì)于分片式處理器上激進(jìn)執(zhí)行模型有效性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由于塊級(jí)預(yù)測(cè)具有較高的預(yù)測(cè)精度，適合深度推測(cè)，因而控制相關(guān)對(duì)于激進(jìn)執(zhí)行模型有效性影響較小。(2)從數(shù)據(jù)流的角度，分析了數(shù)據(jù)相關(guān)對(duì)于激進(jìn)執(zhí)行

4、模型的影響，提出了塊間的數(shù)據(jù)forwarding和值預(yù)測(cè)技術(shù)，并給出了塊間數(shù)據(jù)依賴深度概念。實(shí)驗(yàn)表明大部分應(yīng)用都具有較高的依賴深度，并且可以通過(guò)數(shù)據(jù)流推測(cè)技術(shù)進(jìn)一步減少數(shù)據(jù)相關(guān)造成的等待時(shí)延，因而數(shù)據(jù)相關(guān)對(duì)于分片式處理器激進(jìn)執(zhí)行模型有效性影響較小。(3)針對(duì)結(jié)構(gòu)相關(guān)對(duì)于激進(jìn)執(zhí)行模型的影響，分別對(duì)各種可能的結(jié)構(gòu)相關(guān)因素；進(jìn)行了分析和實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)相關(guān)對(duì)于分片式處理器激進(jìn)執(zhí)行模型幾乎沒(méi)有影響，并且有利于把更多的片上資源轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為芯片的計(jì)