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第4章指令级并行哦勿盲除宝樟殆寿殖送晨猜凹估裂坊匡验亥看庆悦绎范趣陷人憾镀汛戌埔计算机体系结构计算机体系结构Review:基本流水线流水线提高的是指令带宽(吞吐率),而不是单条指令的执行速度相关限制了流水线性能的发挥结构相关:需要更多的硬件资源数据相关:需要定向,编译器调度控制相关:尽早检测条件,计算目标地址,延迟转移,预测增加流水线的级数会增加相关产生的可能性异常,浮点运算使得流水线控制更加复杂编译器可降低数据相关和控制相关的开销Load延迟槽Branch延迟槽Branch预测愚只歹仅形踊棱冒场唐逃束瀑闰副李耗玫姻翠唆循讫刑脏挫碑辛驻绦惶梯计算机体系结构计算机体系结构指令级并行的概念计算机系统的并行性,从执行程序的角度,分为:指令内部并行:指令内部的微操作指令级并行:并行执行两条或多条指令任务级或过程级并行:并行执行两个或多个过程或任务作业或程序级并行:在多个作业或程序间并行从处理数据的角度,并行性等级分为:字串位串字串位并字并位串全并行提高并行的三种途径时间重叠资源重复资源共享盆漏墒芥饰纫狸滋镣柏拈淌稠蔽拄骗耳三汤拿掖蟹横睛捂晤邀瞄玻帮狂祥计算机体系结构计算机体系结构4.1先进流水线技术和指令级并行(InstructionLevelParallelism)ILP:无关的指令重叠执行流水线的平均CPIPipelineCPI=IdealPipelineCPI+StructStalls+RAWStalls+WARStalls+WAWStalls+ControlStalls本章研究减少停顿(stalls)数的方法和技术基本途径软件方法(编译器优化)Gcc:17%控制类指令5instructions+1branch在基本块上,得到更多的并行性挖掘循环级并行硬件方法动态调度方法以DLX的浮点数操作为例晕咎盯惟综徒仗菲窿潭存怀溜葬竭住力缄荐隅粥殉钩沿掩科翟杀繁傲敞尉计算机体系结构计算机体系结构采用的基本技术叔音灯秤袋菏萤止拙唁鹤音喇黔佑属杂南践滤膨话淮猾歌借攻暴引摸轩勺计算机体系结构计算机体系结构本章遵循的指令延时产生结果的指令 使用结果的指令 所需延时FPALUop AnotherFPALUop 3FPALUop Storedouble 2Loaddouble FPALUop 1Loaddouble Storedouble 0Integerop Integerop 0腋稼赏湾帜档蚊胁轮坪掐辰类派邪砍雕衬跪柏蹄遗墓褂防徒沂畜耽***湛噪计算机体系结构计算机体系结构基本块内的指令级并行基本块的定义直线型代码,无分支单入口整个程序是由分支语句连接基本块构成循环级并行for(i=1;i<=1000;i++)x(i)=x(i)+s;算x(i)时没有相关以并行产生1000个数据里没有相关是指没有数据相关题是在生成代码时会有Branch指令-控制相关测比较容易,但我们必须有预测方案向量处理机模型oadvectorsxandy(uptosomemachinedependentmax)hendoresult-vec=xvec+yvecinasingleinstruction济怕仆咋优菲汇浅彝窄肤黍萌衫绿勺搞养树沛屑羽逸携炕戳靶可锑爷奄侨计算机体系结构计算机体系结构简单循环及其对应的汇编程序for (i=1;i<=1000;i++) x(i)=x(i)+s;Loop: LD F0,0(R1) ;F0=vectorelement ADDD F4,F0,F2 ;addscalarfromF2 SD 0(R1),F4 ;storeresult SUBI R1,R1,8 ;decrementpointer8B(DW) BNEZ R1,Loop ;branchR1!=zero NOP ;delayedbranchslot谤出皇肇汽岂点****隆固璃姐泊狗甩势惜孔肪虹凯王愈褪梗螟乘绝饶咬搞韵计算机体系结构计算机体系结构FP循环中的相关Loop: LD F0,0(R1) ;F0=vectorelement ADDD F4,F0,F2 ;addscalarfromF2 SD 0(R1),F4 ;storeresult SUBI R1,R1,8 ;decrementpointer8B(DW) BNEZ R1,Loop ;branchR1!=zero NOP ;delayedbranchslot产生结果的指令使用结果的指令 所需的延时FPALUop AnotherFPALUop 3FPALUop Storedouble 2Loaddouble FPALUop 1Loaddouble Storedouble 0Integerop Integerop 0需要在哪里加stalls保富徊印田逃孔席钟操歇骗诡汾炼凡参蛛痕诀寓咙墒虱汰陌峭瑚搂蓖赘计算机体
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来源：操作一波
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