EPIC (архитектура микропроцессора)

EPIC (архитектура микропроцессора)
У этого термина существуют и другие значения, см. EPIC.

EPIC (англ. explicitly parallel instruction computing) — микропроцессорная архитектура с явным параллелизмом команд. Термин введён в 1997 году альянсом HP и Intel[1] для разрабатываемой архитектуры Intel Itanium.[2] EPIC позволяет микропроцессору выполнять инструкции параллельно, опираясь на работу компилятора, а не выявляя возможность параллельной работы инструкций при помощи специальных схем. В теории, это могло упростить масштабирование вычислительной мощности процессора без увеличения тактовой частоты.

Содержание

Истоки в VLIW

В 1989 исследователи компании HP пришли к выводу, что RISC архитектуры имеют явный предел инструкций, выполняемых за такт. Были начаты разработки новой архитектуры, позже названой EPIC.[2] Исследования основывались на архитектурах VLIW, в которых каждое командное слово содержит несколько операций, выполняемых на нескольких исполнительных устройствах.

Одной из целей EPIC был перенос сложной логики планирования инструкций из микропроцессора в компилятор, который бы планировал инструкции статически. Это позволило бы убрать планировщик инструкций из процессора, освободив место и мощность для других элементов, например, дополнительных АЛУ. Другой целью было увеличить степень параллелизма инструкций (instruction level parallelism) за счет больших возможностей компилятора по поиску независимых команд.

VLIW в своей изначальной форме имело несколько недостатков, препятствующих массовому внедрению:

  • Наборы инструкций VLIW не являются обратно совместимыми между различными поколениями процессоров. Если в более новом процессоре будет использоваться больше исполнительных устройств (например, АЛУ), то программы для нового процессора нельзя исполнить на старом, более узком процессоре (с меньшим количеством устройств).
  • Задержки загрузки данных из иерархии памяти (кэшей, DRAM) не являются полностью предсказуемыми. Из-за этого статическое планирование инструкций загрузки и использования данных становятся крайне сложными.

Эволюция VLIW

Архитектура EPIC имеет следующие особенности для устранения недостатков VLIW:

  • Каждая группа из нескольких инструкций называется бандлом (bundle). Каждый бандл может иметь стоповый бит, обозначающий, что следующая группа зависит от результатов работы данной. Такой бит позволяет создавать будущие поколения архитектуры с возможностью параллельного запуска нескольких бандлов. Информация о зависимостях вычисляется компилятором, и поэтому аппаратуре не придется проводить дополнительную проверку независимости операндов.
  • Для предподкачки данных используется инструкция программной подкачки (software prefetch). Предподкачка увеличивает вероятность того, что к моменту исполнения команды загрузки, данные уже будут в кеше. Также, в этой инструкции могут быть дополнительные указания для выбора различных уровней кеша для данных.
  • Инструкция спекулятивной загрузки используется для загрузки данных до того, как станет известно, будут ли они использованы (bypassing control dependencies), или будут они изменены перед использованием (bypassing data dependencies).
  • Инструкции проверки загрузки (check load instruction) помогает инструкциям спекулятивной загрузки при помощи проверок, зависела ли инструкция загрузки от последующей записи. В случае наличия подобной зависимости, спекулятивная загрузка должна быть повторена.

Архитектура EPIC также включает в себя несколько концепций (grab-bag) для увеличения ILP (параллелизма инструкций):

  • Предсказание ветвлений используется, чтобы снизить частоту переходов и для увеличения спекулятивности исполнения инструкций. В последнем случае, условное ветвление преобразуется в заполнение предикатных регистров, затем выполняются обе ветви. Результат той ветви, которая не должна была выполняться, отменяется по значению предикатного регистра.
  • Отложенные исключительные ситуации, использующие бит Not a thing в регистрах общего назначения. Они позволяют продолжать спекулятивное исполнение даже после исключительных ситуаций.
  • Крайне большой регистровый файл, чтобы избежать необходимости в переименовании регистров.

В архитектуре Itanium также был добавлен вращающийся регистровый файл[3], необходимый для упрощения программной конвейеризации циклов (software pipelining). При наличии такого файла исчезает необходимость в ручной раскрутке циклов и ручного переименования регистров.[4]

Иные разработки и исследования

Существовало некоторое количество исследований архитектур EPIC, не связанных с разработками по Itanium.

  • Проект IMPACT в университете Иллинойса в Urbana-Champaign под руководством Wen-mei Hwu сильно повлиял на более поздние исследования.
  • Архитектура PlayDoh от HP-labs.
  • Федерация Gelato, сообщество разработчиков по разработке более эффективных компиляторов для Linux на серверах Itanium.

См. также

Примечания

  1. ↑ Schlansker and Rau EPIC: An Architecture for Instruction-Level Parallel Processors (PDF). HP Laboratories Palo Alto, HPL-1999-111 (February 2000). Архивировано из первоисточника 27 апреля 2012. Проверено 8 мая 2008.
  2. ↑ 1 2 Inventing Itanium: How HP Labs Helped Create the Next-Generation Chip Architecture. HP Labs (June 2001). Архивировано из первоисточника 27 апреля 2012. Проверено 14 декабря 2007.
  3. ↑ Cовременные серверные процессоры. Часть 2. Intel Itanium, HP PA8700, Alpha
  4. ↑ De Gelas, Johan Itanium–Is there light at the end of the tunnel?. AnandTech (November 9, 2005). Архивировано из первоисточника 27 апреля 2012. Проверено 8 мая 2008.

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.

Игры ⚽ Нужно решить контрольную?

Полезное


Смотреть что такое "EPIC (архитектура микропроцессора)" в других словарях:

  • Архитектура набора команд — Эту страницу предлагается объединить с Система команд. Пояснение причин и обсуждение на странице Википедия:К объединению/6 ноября 2011. Обсуждение длится одну неделю (или дольш …   Википедия

  • Гарвардская архитектура — Гарвардская архитектура  архитектура ЭВМ, отличительными признаками которой являются: 1. Хранилище инструкций и хранилище данных представляют собой разные физические устройства. 2. Канал инструкций и канал данных также физически разделены.… …   Википедия

  • Процессор — У этого термина существуют и другие значения, см. Процессор (значения). Запрос «ЦП» перенаправляется сюда; см. также другие значения. Intel Celeron 1100 Socket 370 в корпусе FC PGA2, вид снизу …   Википедия

  • Процессоры — Intel 80486DX2 в керамическом корпусе PGA. Intel Celeron 400 socket 370 в пластиковом корпусе PPGA, вид снизу. Intel Celeron 400 socket 370 в пластиковом корпусе PPGA, вид сверху …   Википедия

  • ЦП — Intel 80486DX2 в керамическом корпусе PGA. Intel Celeron 400 socket 370 в пластиковом корпусе PPGA, вид снизу. Intel Celeron 400 socket 370 в пластиковом корпусе PPGA, вид сверху …   Википедия

  • ЦПУ — Intel 80486DX2 в керамическом корпусе PGA. Intel Celeron 400 socket 370 в пластиковом корпусе PPGA, вид снизу. Intel Celeron 400 socket 370 в пластиковом корпусе PPGA, вид сверху …   Википедия

  • Центральное процессорное устройство — Intel 80486DX2 в керамическом корпусе PGA. Intel Celeron 400 socket 370 в пластиковом корпусе PPGA, вид снизу. Intel Celeron 400 socket 370 в пластиковом корпусе PPGA, вид сверху …   Википедия

  • Центральный процессор — Intel 80486DX2 в керамическом корпусе PGA. Intel Celeron 400 socket 370 в пластиковом корпусе PPGA, вид снизу. Intel Celeron 400 socket 370 в пластиковом корпусе PPGA, вид сверху …   Википедия

  • x86-64 — Для улучшения этой статьи желательно?: Переработать оформление в соответствии с правилами написания статей. Викифицировать статью. Исправить статью согласно стилистическим правилам Википедии …   Википедия

  • Кэш процессора — Кэш микропроцессора  кэш (сверхоперативная память), используемый микропроцессором компьютера для уменьшения среднего времени доступа к компьютерной памяти. Является одним из верхних уровней иерархии памяти[1] …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
… Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»