Kompyuter arxitekturasi fanidan

O`ZBEKISTON RESPUBLIKASI RAQAMLI TEXNOLOGIYALAR VAZIRLIGI
MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI
Kompyuter injineringi fakulteti
KOMPYUTER ARXITEKTURASI FANIDAN
4-Amaliy ish
DIG002(212-21) guruh talabasi
Bajardi: Karjoubaev Erpo`lat
Tekshirdi:Yusupov Rustam
Reja:
1.VLIW arxitekturasi nima ?
2.VLIW arxitekturasi xususiyatlari
3. VLIW arxitekturasining ba'zi keng tarqalgan ilovalari
VLIW(Very Long Instruction Word)
Very-Long Instruction Word (VLIW) arxitekturalari dasturlarda ko'rsatmalar darajasidagi parallelizmdan (ILP) foydalanish, ya'ni bir vaqtning o'zida bir nechta asosiy (ibtidoiy) ko'rsatmalarni bajarish uchun mos alternativ hisoblanadi. Ushbu protsessorlar bir nechta funktsional birliklarni o'z ichiga oladi, ko'rsatmalar keshidan bir nechta ibtidoiy ko'rsatmalarni o'z ichiga olgan juda uzun ko'rsatmalar so'zini oladi va parallel bajarish uchun butun VLIWni jo'natadi. Bu imkoniyatlardan parallel ravishda bajariladigan mustaqil ibtidoiy ko'rsatmalarni guruhlashtirgan kod ishlab chiqaruvchi kompilyatorlar foydalanadi. Protsessorlar nisbatan sodda boshqaruv mantig'iga ega, chunki ular hech qanday dinamik rejalashtirish yoki operatsiyalarni qayta tartiblashni amalga oshirmaydi (ko'pgina zamonaviy superskalar protsessorlarda bo'lgani kabi).
VLIW RISC ning tabiiy vorisi sifatida tasvirlangan, chunki u murakkablikni apparatdan kompilyatorga o'tkazadi, bu esa oddiyroq va tezroq protsessorlarga imkon beradi. Mikroprotsessor hisobotida (2/14/94) ta'kidlanganidek:
"VLIWning maqsadi ko'pgina zamonaviy mikroprotsessorlarda yuzaga keladigan murakkab ko'rsatmalarni rejalashtirish va parallel jo'natishni bartaraf etishdir. Nazariy jihatdan, VLIW protsessori RISC chipiga qaraganda tezroq va arzonroq bo'lishi kerak."
VLIW arxitekturasi uchun ko'rsatmalar to'plami odatda oddiy ko'rsatmalardan (RISC-ga o'xshash) iborat. Kompilyator ko'plab ibtidoiy operatsiyalarni bitta "yo'riqnoma so'ziga" yig'ishi kerak, shunda bir nechta funktsional birliklar band bo'lib qoladi, bu esa mavjud operatsiya slotlarini to'ldirish uchun kod ketma-ketligida etarli ko'rsatmalar darajasidagi parallelizmni (ILP) talab qiladi. Bunday parallellik kompilyator tomonidan kodni asosiy bloklar bo'ylab spekulyativ tarzda rejalashtirish, dasturiy ta'minotni uzatish, bajariladigan operatsiyalar sonini kamaytirish va boshqalar orqali topiladi.
VLIW kuchli kompilyatorga bo'lgan ehtiyoj, tajovuzkor rejalashtirish siyosatidan kelib chiqadigan kattalashtirilgan kod hajmi, kattaroq xotira o'tkazuvchanligi va registr fayli o'tkazish qobiliyati, qulflash-bosqich operatsiyasi tufayli cheklovlar, ilovalar bo'ylab ikkilik moslik kabi muhim cheklovlardan aziyat chekadi. turli xil funktsional birliklar va kechikishlar bilan. So'nggi yillarda yarimo'tkazgich texnologiyasidagi umumiy yutuqlar, shuningdek, VLIW-ga xos harakatlar tufayli ushbu masalalar bo'yicha sezilarli yutuqlarga erishildi. Misol uchun, bizning daraxtga asoslangan VLIW arxitekturamiz turli xil kenglikdagi VLIW ilovalari uchun ikkilik muvofiqlikni ta'minlaydi va bizning VLIW kompilyatorimizda zamonaviy parallellashtirish/optimallashtirish algoritmlari mavjud.
Superscalar protsessorining cheklovlari ko'zga tashlanadi, chunki ko'rsatmalarni rejalashtirishning qiyinligi murakkablashadi. Ko'rsatmalar oqimidagi ichki parallellik, murakkablik, xarajat va tarmoq yo'riqnomasi muammosi juda uzoq ko'rsatmalar so'zi (VLIW) yoki VLIW mashinalari deb nomlangan yuqoriroq ko'rsatmalar to'plami arxitekturasi tomonidan hal qilinadi. VLIW Instruction Level Parallelismdan foydalanadi, ya'ni ko'rsatmalarning parallel bajarilishini nazorat qiluvchi dasturlarga ega.
Boshqa arxitekturalarda protsessorning ishlashi quyidagi usullardan birini qo'llash orqali yaxshilanadi: quvur liniyasi (ko'rsatmani kichik qismlarga ajratish), superskalyar protsessor (protsessorning turli qismlarida ko'rsatmalarni mustaqil ravishda bajarish), tartibsiz bajarish (buyurtmalarni dasturga boshqacha tarzda bajarish), lekin bu usullarning har biri apparatning murakkabligini oshiradi. VLIW Arxitekturasi kompilyatorga qarab u bilan shug'ullanadi. Dasturlar ko'rsatmalarning parallel oqimini va nizolarni hal qilishni belgilaydi. Bu kompilyatorning murakkabligini oshiradi, lekin apparat murakkabligini sezilarli darajada kamaytiradi.
Xususiyatlari :
Ushbu arxitekturadagi protsessorlar juda uzoq ko'rsatmalar so'ziga ega bo'lgan Yo'riqnoma keshidan olinadigan bir nechta funktsional birliklarga ega.
Bir nechta mustaqil operatsiyalar bitta VLIW yo'riqnomasida birlashtirilgan. Ular bir xil soat siklida ishga tushiriladi.
Har bir operatsiya mustaqil funktsional birlik bilan belgilanadi.
Barcha funktsional birliklar umumiy registr fayliga ega.
Yo'riqnoma so'zlari odatda bajarilish birligi soniga va har bir blokni boshqarish uchun zarur bo'lgan kod uzunligiga qarab 64-1024 bit uzunlikda bo'ladi.
Ko'rsatmalarni rejalashtirish va so'zni parallel yuborish kompilyator tomonidan statik ravishda amalga oshiriladi.
Ko'rsatmalarning parallel bajarilishini rejalashtirishdan oldin kompilyator bog'liqliklarni tekshiradi.
VLIW arxitekturasining blok sxemasi
VLIW arxitekturasining ba'zi keng tarqalgan ilovalari quyidagilardan iborat:
Raqamli signalni qayta ishlash (DSP): VLIW protsessorlari bir nechta operatsiyalarni parallel ravishda bajarish qobiliyati tufayli DSP ilovalari uchun juda mos keladi. DSP ilovalari yuqori hisoblash quvvatini talab qiladi va ko'pincha VLIW protsessorlari samarali ishlashi mumkin bo'lgan bir nechta parallel ma'lumotlar oqimlarini o'z ichiga oladi.
Multimedia ishlov berish: VLIW protsessorlari, shuningdek, yuqori o'tkazuvchanlik va parallellik talab qilinadigan video va audio ishlov berish kabi multimedia ilovalari uchun ham qo'llaniladi.
Ilmiy hisoblash: VLIW protsessorlari murakkab raqamli muammolarni hal qilish uchun yuqori samarali hisoblash talab qilinadigan ilmiy hisoblash ilovalari uchun ishlatilishi mumkin.
O'rnatilgan tizimlar: VLIW protsessorlari avtomobillarni boshqarish tizimlari, tibbiy asboblar va sanoat avtomatizatsiya uskunalari kabi ko'plab o'rnatilgan tizimlarda qo'llaniladi. Ushbu tizimlar minimal quvvat sarflagan holda bir nechta ko'rsatmalarni parallel ravishda bajara oladigan yuqori samarali protsessorlarni talab qiladi.
Afzalliklari:
Uskunaning murakkabligini pasaytiradi.
Uskuna murakkabligining kamayishi tufayli quvvat sarfini kamaytiradi.
Kompilyator ma'lumotlarga bog'liqlikni tekshirish, dekodlash, ko'rsatmalar bilan bog'liq muammolar bilan shug'ullanganligi sababli, u ancha soddalashadi.
Potentsial soat tezligini oshiradi.
Funktsional birliklar kompilyator tomonidan ko'rsatmalar cho'ntagiga mos ravishda joylashtirilgan.
Kamchiliklari:
Dizayni qiyin bo'lgan murakkab kompilyatorlar talab qilinadi.
Dastur kodi hajmini oshirdi.
Kattaroq xotira tarmoqli kengligi va registr fayli o'tkazish qobiliyati.
Rejadan tashqari hodisalar, masalan, kesh o'tkazib yuborilishi butun protsessorni to'xtatib qo'yadigan to'xtashga olib kelishi mumkin.
VLIW-da to'ldirilmagan opkodlar bo'lsa, xotira maydoni va ko'rsatmalar o'tkazish qobiliyatining behuda ketishi mavjud.
Xulosa:
VLIW arxitekturasi aslida RISC ning avlodi hisoblanadi.Lekin RISC ga qaraganda tezroq va arzonroq bo`ladi.VLIW mikroprotsessorlarda yuzaga keladigan murakkab ko`rsatmalarni rejalashtiradi va ularni parallel dasturlash orqali hal qiladi.
Foydalanilgan adabiyotlar:
M.ARIPOV, A.HAYDAROV «INFORMATIKA ASOSLARI»
Mengliyev Shaydulla Kompyuter arxitekturasi
@geekforgeeks.com
@wikepedia
|