指令级并行处理技术

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指令级并行处理ILP(Instruction-Level Parallelism)是一项增强处理器性能的技术,它通过增加每个时钟周期执行的指令条数而提高性能。超长指令字VLIW(Very Long Instruction Word)处理器主要采用编译程序的软件静态调度实现ILP,其处理器硬件简单、但需要智能编译程序、难以实现二进制代码兼容。另一方面,超标量(Superscalar)处理器主要通过微处理器的动态执行机制实现ILP,具有良好的兼容性、获得了广泛应用,但是硬件复杂、难以进一步提高性能。显式并行指令计算EPIC(Explicitly Parallel Instruction Computing)则是VLIW和超标量技术特点开发的新一代指令级并行处理技术,通过软硬件相互协作提高性能。Intel-HP公司合作开发的IA-64指令集结构就是采用EPIC设计理念的商业化微处理器。 论文介绍了VLIW和超标量技术的发展和主要特点,并进行了简单对比;对影响ILP的主要原因:数据相关、控制相关和资源冲突进行分析;讨论了超标量采用的指令发送策略;并剖析奔腾Ⅲ的动态执行结构。论文结合EPIC的特性,以程序实例分析和应用IA-64指令集结构的显式并行指令编码、分支判定、数据推测、控制推测、软件流水线等一系列发掘更多ILP的方法。 论文认为作为提升处理器性能的ILP技术必将起到更加重要的作用,但当前IA-64结构仍具有局限性,需要开发智能编译程序,解决好与IA-32指令系统的兼容问题。
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