EPIC的特性及其发展应用

EPIC的特性及其发展应用,论文概述,EPIC是由HP及Intel共同开发而成的一种新型的计算机指令架构。EPIC（ExplicitlyParallelInstructionComputing）中文称为显示并行指令计算。本文介绍其主要特性：显示并行，断定执行（Predicatedexecution），捆绑分支（Unbundledbranch），控制推测（controlspeculation）,数据预测（dataspeculation）。另外还介绍了其与其他ILP架构的区别以及一些基本实际应用。,ILP发展,19世纪60年代ILP初步应用于一些超级计算机70年代发展陷入困境80，90年代AlanCarlesworth,JoshFisher,BobRau开始带领研究VLIW(verylonginstructionword)与此同时，一些公司也在不断地研究与之相类似的技术，“superscalar”。1989年，Intel推出首台superscalar微处理器。1993年Intel推出superscalarPentium.到了90年代中期，我们使用的AMD或Intel处理器均使用了这项技术。,1989年，HP开始了FAST（FinegrainedArchitectureandSoftwareTechnologies）研究计划。1994年6月，HP与Intel建立合作关系。HP使用了EPIC来形容他们预想的设计思想与结构类型，这种特定的指令集架构被命名为“IA-64”。而Intel将其命名为IPF(ItaniumProcessorFamily),EPIC的特性,显示并行断定执行（Predicatedexecution）捆绑分支（Unbundledbranch）控制推测（Controlspeculation）数据预测（dataspeculation）,显示并行,所有指令都将被包含在128位的bundle中0-4位为一个5位的template,定义了指令的类型和任何InstructionGroups之间的暂停InstructionGroups是一组无“写后读”或者“写后写”相关，并且可以并行的指令的集合,显示并行（续）,断定执行（Predicatedexecution）,断定执行就是指基于布尔操作数的操作的条件执行每条指令断定为true值或false值将为true和false的指令并行执行。当判断结果出来时，再将断定错误的指令删除。IPF提供了64个断定寄存器。每个断定寄存器可保存一位（true或false）。其值由比较指令决定。分支指令使用一对存有相反结果的断定寄存器。,断定执行（续）,捆绑分支（Unbundledbranch）,EPIC的捆绑分支有三个操作：（1）一个比较，决定是否跳转（2）计算并提供目的地址（3）执行。,捆绑分支（续）,将分支分解为三步后，多个比较指令可以并行进行，更早的获取分支条件和计算出多个的目标地址将耗时复杂的工作提前完成，执行不需要太多时间，使得延迟降低。,控制推测（Controlspeculation）,此时，ld后将出现数据相关，造成指令执行有暂停，并行度降低。Ldr1,r2Subr3,r1,3更早启动load（或者其他可能运行时间很长的指令）指令，把他们向上移动至分支指令选出一条可能的路径（包含跳转）,控制推测（续1）,控制推测（续2）,防止假的异常一个EPIC体系结构提供一张load（其他长时间运行的指令）和标签操作数的推测表格。异常发生时，不处理，只使用标签记录结果。当有其他非预测指令使用其结果时，再处理异常。,控制推测（续3）,数据预测（dataspeculation）,为了能够重新安排load和store指令，编译器必须知道指令所指的内存地址。由于存在别名，编译器在编译的时候不能总是做到这一点。数据预测的load被分为两部分操作：数据预测load（LDS），数据检查（verify）load（LDV）。两个操作指向相同的内存地址和目标寄存器。当第二个操作确定了正确的最终结果时，第一个操作才启动load。,数据预测（续1）,LDS的执行过程如下。它执行一个普通得load，load向目标寄存器返回结果。它也通知硬件开始监测那些将LDS操作的内存地址别名的store。LDV操作如下。如果没有别名存储，什么都不需要做，LDV操作无效。相反如果有别名存储发生，LDV操作重新执行load以确保目标寄存器内的数据正确。同时，处理机暂停，允许LDV操作有一个周期的存在时间。LDV操作中止硬件监视别名存储。,数据预测（续2）,带延迟,数据预测,Scheduleheight=9,Scheduleheight=5,EPIC与其他ILP区别,ILP执行的三大主要任务：（1）检查指令间的相关，决定并行时那些指令，可组在一起。（2）分配指令到硬件上的功能单元（3）决定指令什么时候初始化ILP架构共有四种：SuperscalarEPICDynamicVLIWVLIW,EPIC与其他ILP区别（续）,编译器支持指令格式指令的预取、译码、调用、分