Суперскалярные вычислительные системы

Направления развития современных архитектур процессоров

Архитектуры:

- Суперскалярная (одноядерная, однопотоковая, распределение команд осуществляется компилятором для параллельной работы на множественных операционных устройствах ядра, гранулярность на уровне операций (команд)).

- Мультискалярная – одноядерная многопотоковая, многонитевая, мультитредовая, имеет место автоматическое создание потоков команд для параллельной обработки на операционных устройствах ядра.

- VLIW – архитектура: при работе на уровне распараллеливания команд анализируется окно команд; с помощью компилятора формируется длинное командное слово, содержащее столько полей, сколько имеется АЛУ, что позволяет усовершенствовать процесс управления и загрузки множественными АЛУ, упростить устройство управления, реализовать анализ последовательности команд (обычно анализ реализуют аппаратно).

Суперскалярная основа, гранулярность – на уровне операций (команд).

- Мультипроцессорная (многопроцессорная) – параллелизм на уровне выполнения задач (гранулярность – задача, часть программы). Нужны априорные знания о программе. Вопросы распараллеливания решаются компилятором и программистом. Возможно построение на основе суперскалярных многоядерных процессоров.

- Многоядерная – ядра обычно на основе суперскалярной архитектуры, многопотоковые, гранулярность на уровне операций (команд), формирование потоков компилятором.

Упрощенная структура суперскалярной архитектуры микропроцуессора.

УОПТ, УОФТ – устройства обработки с плавающей или фиксированной точкой (АЛУ).

Особенности архитектуры: в буфере упорядочивания команд выделяется окно из последовательности команд, из этого окна выбираются команды, данные для которых готовы; эти команды анализируются, на каком из устройств могут быть реализованы (множество АЛУ с плавающей точкой или с фиксированной точкой), по мере освобождения подходящих устройств эти команды направляются для исполнения на эти устройства.

Присутствует элемент нарушения принципа неймановской архитектуры: последовательность выполнения команд определяется готовностью данных для их исполнения.

Каждое АЛУ работает на основе конвейерного принципа. Иногда добавляются блоки векторной обработки. Распараллеливание осуществляется на уровне команд.

Дата добавления: 2015-04-24