Новосибирский государственный университет Факультет информационных технологий

Словарь терминов в коллекции "Вычислительные системы"

VLIW-архитектура

VLIW (Very Long Instruction Word - очень длинная машинная команда) - архитектура процессоров, характеризующаяся возможностью объединения нескольких простых команд в так называемую связку. Входящие в нее команды должны быть независимы друг от друга и выполняться параллельно. Таким образом, из нескольких независимых машинных команд транслятор формирует одно «очень длинное командное слово».

Архитектура с командными словами сверхбольшой длины или со сверхдлинными командами известна с начала 80-х из ряда университетских проектов. Идея VLIW базируется на том, что задача эффективного планирования параллельного выполнения команд возлагается на «разумный» компилятор. Такой компилятор вначале анализирует исходную программу. Цель анализа: обнаружить все команды, которые могут быть выполнены одновременно, причем так, чтобы между командами не возникали конфликты. В ходе анализа компилятор может даже частично имитировать выполнение рассматриваемой программы. На следующем этапе компилятор пытается объединить такие команды в пакеты (связки), каждый из которых рассматривается как одна сверхдлинная команда. Объединение нескольких простых команд в одну сверхдлинную производится по следующим правилам:
▪ количество простых команд, объединяемых в одну команду сверхбольшой длины, равно числу имеющихся в процессоре функциональных (исполнительных) блоков (ФБ);
▪ в сверхдлинную команду входят только такие простые команды, которые исполняются разными ФБ, то есть обеспечивается одновременное исполнение всех составляющих сверхдлинной команды.
Длина сверхдлинной команды обычно составляет от 256 до 1024 битов. Такая метакоманда содержит несколько полей (по числу образующих ее простых команд), каждое из которых описывает операцию для конкретного функционального блока.
В качестве простых команд, образующих сверхдлинную, обычно используются команды RISC-типа. Максимальное число полей в сверхдлинной команде равно числу вычислительных устройств и обычно колеблется в диапазоне от 3 до 20. Все вычислительные устройства имеют доступ к данным, хранящимся в едином многопортовом регистровом файле.
VLIW-архитектуру можно рассматривать как статическую суперскалярную архитектуру. Имеется в виду, что распараллеливание кода производится на этапе компиляции, а не динамически во время исполнения. То, что в выполняемой сверхдлинной команде исключена возможность конфликтов, позволяет предельно упростить аппаратуру VLIW-процессора и, как следствие, добиться более высокого быстродействия. Подавляющее большинство цифровых сигнальных процессоров и мультимедийных процессоров с производительностью более 1 млрд операций/с базируется на VLIW-архитектуре.
Двумя проблемами VLIW-архитектуры являются:
1) усложнение регистрового файла и, прежде всего, связей этого файла с вычислительными устройствами;
2) трудности создания компиляторов, способных найти в программе независимые команды, связать такие команды в длинные строки и обеспечить их параллельное выполнение.
В России VLIW-концепция была реализована в суперкомпьютере «Эльбрус 3-1» и получила дальнейшее развитие в его последователе - «Эльбрус-2000» (E2k).

Литература
• Цилькер Б.Я. Организация ЭВМ и систем: учебник для вузов / С.А. Орлов, Б.Я. Цилькер. - СПб.: Питер, 2011. - 688 с.

Ключевые термины, связанные с термином "vliw-архитектура":

1. EPIC-архитектура

Ключевые термины:  процессор;   cisc-архитектура;   risc-архитектура;

Контекстный поиск: Задайте образец для поиска:
    

Федотова Ольга

НГУ ФИТ НГУ ИВТ СО РАН