Классификация Фишера для мелкозернистого паралеллизма

Мелкозернистый параллелизм – это параллелизм в обработке смежных ко

манд, операторов, небольших векторов данных.

Чтобы реализовать этот вид параллелизма, компилятор и аппаратура должны выполнить следующие действия: определить зависимости между операциями; определить операции, которые не зависят ни от каких еще не завершенных операций; спланировать время и место выполнения операций.

В соответствиис этим архитектуры с МЗП можно классифицировать сле-

дующим образом:

1. Последовательностные архитектуры: архитектуры, в которых компиляторне помещает в программу в явном виде какую-либо информацию о параллелизме. Компилятор только перестраивает код для упрощения действий аппа-

ратуры по планированию. Представителями этого класса являются супер-

скалярные процессоры.

2. Архитектуры с указанием зависимостей: в программе компилятором явно представлены зависимости, которые существуют между операциями, неза-

висимость между операциями определяет аппаратура. Этот класс представ-

ляют процессоры потока данных.

3. Независимостные архитектуры: архитектуры, в которых компилятор помещает в программу всю информацию о независимости операций друг от друга. Это VLIW-архитектуры.

Классы микропроцессоров по Фишеру

Тип архитектуры	Кто определяет зависимость по данным	Кто определяет независимость по данным	Кто планирует время и место выполнения	Представители
Последователь- ностные	Аппаратура	Аппаратура	Аппаратура	Сперскалярный Pentium
Зависимостные	компилятор	Аппаратура	Аппаратура	Потоковый Pentium Pro
Независимостн- ые	компилятор	компилятор	компилятор	VLIW про- цессоры

Суперскалярные процессоры.

В таких архитектурах компилятор не производит выявление параллелизма, поэтому программы для последовательностных архитектур не содержат явно выраженной информации об имеющемся параллелизме, и зависимости между командами должны быть определены аппаратурой.

В некоторых случаях компилятор может для облегчения работы аппаратуры производить упорядочивание команд. Если команда не зависит от всех других команд, она может быть запущена. Возможны два варианта последовательной архитектуры: суперконвейер и суперскалярная организация. В первом случае параллелизм на уровне команд нужен для того, чтобы исключить остановки конвейера. Здесь аппаратура должна определить зависимости между командами и принять решение, когда запускать очередную команду. Если конвейер способен вырабатывать один результат в каждом такте, такой конвейер называется суперконвейером. За счет уменьшения объема работы в одном такте возникает возможность повысить частоту тактирования процессора. При этом, чем длинее конвейер, тем выше частота. Современные конвейеры имеют длину до 30 этапов.

Дальнейшая цель – построение процессора с несколькими конвейерами,

что позволяет запускать несколько команд каждый такт. Такой процессор называется суперскалярным.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое суперскалярные процессоры?

Дата добавления: 2015-07-08