11. VLIW (Very Long Instruction Word) processzorok

Question 1

Jellemzői

Answer 1

 Az ILP CPU-k revolúciós fejdlődési iránya
o és egyben lehetőségeinek vége! (marad ezen kívűl a szál, illetve folyamat szint)
o Azért revolúcuós, mert másképp működik mint az azt megelőző szuperkalár
processzorok, ezért nem is kompatibilis az azokra írt programokkal.

 Térbeli és időbeli párhuzamosítás
 A függőségeket a (optimalizáló) fordítóprogram kezeli (szoftveres/statikus függőségkezelés)
o a CPU a compiler által párhuzamosított kódot kap végrehajtásra

 Új utasítás forma: egy több, független utasítást tartalmazó utasításszó: (akár 1024 bit)
o előfeltétele a függőségek előzetes lekezelése („függőségmentesség”), illetve a
hatékony utasítás ütemezés!

 Utasításmezők: 1-1 mező 1-1 VE-et vezérel (1 ut. több mezőt vesz igénybe, úgy több VE-et.)
 8 db. új, 128 bites regiszter (az OS kezeli őket, IEEE FP használata)
(FUN FACT: 13 év után először vezet be új regisztereket az Intel)
kép27

Question 2

Fejlődés

Answer 2

’80-as évek: (korai/széles VLIW-ek)
 10-20db.VE
 utasításszóhossz: 256 – 1027 bit
 7 - 28 db. utasítás / szó
 Nem terjedt el, mert nehéz volt hozzá compilert írni.

’90-es évek: (késői/keskeny VLIW-ek)
 4-8db.VE
 utasításszóhossz: 100 – 128 bit
 4-8db.utasítás/szó
 kiváló digitális jelfeldolgozásra
 fordítási időben történő szoftveres ütemezéssel
 egyszerűbb architektura (több hely a regisztereknek, VE-eknek, gyorsítótáraknak).

Question 3

Előnyök a szuperskalár processzorokkal szemben

Answer 3

 azonos fokú párhuzamosság mellett, jóval egyszerűbb felépítés
 azonos komplexitás esetén is, nagyobb feldolgozási sebesség » nem a hardver végzi a
függőségek ellenőrzését

Question 4

Hátrányok a szuperskalár processzorokkal szemben

Answer 4

 a statikus ütemezés, vagyis a fordító a legnagyobb hátránya (túl bonyolult):
o ez kezeli az összes függőséget
o nagyon pontosan kell ismernie a fizikai architektúrát, például:
- a VE-ek típusát és számát
- a VE-ek ismétlési, késleltetési idejét
- a gyorsítótárak betöltési idejét, késleltetését stb.
o elvárt az agresszív párhuzamosítsás (ciklusonként elegendő számú párhuzamosan végrehajtható utasítást megtalálása)
o nagyon nehéz mindennek megfelelő compilert írni! Ha változtatnak az architektúrán, akkor változtatni kell a compileren is. > minden hardverre külön compiller.
 új a fizikai és utasításkészlet architektúra (ISA: Instruction Set Architecture)
 magas költségek, sok ráfordítandó idő
 nem kompatibilis az előző architektúrákkal, például az x86-al sem.

Question 5

Alkalmazási területek

Answer 5

 Digitális jelfeldolgozás, multimédia
 Szerverrendszerek
 Notebookok („Transmeta” mikroprocesszorok VLIW maggal, alacsony energiaigénnyel)
 EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computing): [az Intel és a HP szerelemgyereke]
(lehető legtöbb utasítás fusson párhuzamosan, még ha egy részük felesleges is)