由具有不同延迟的操作组成的非常长的指令

Question

考虑一个问题宽度等于 N 的VLIW处理器：这意味着它能够同时启动 N 操作，因此每个非常长的指令最多可包含 N 操作。

假设VLIW处理器加载超长指令，该指令由具有不同延迟的操作组成：属于同一超长指令的操作可能在不同时间结束。如果操作在属于同一超长指令的其他操作之前完成执行，会发生什么？在执行当前超长指令的剩余操作之前，后续操作（即属于下一个超长指令的操作）是否可以开始执行？或超长指令是否等待完成属于当前超长指令的所有操作？

Answer 1

我见过的大多数VLIW处理器确实支持具有不同延迟的操作。

由编译器来安排这些指令，并确保 操作执行前可以使用操作数。 VLIW处理器是 愚蠢，并不检查操作之间的任何依赖关系。当长指令 单词执行时，单词中的每个操作只是从寄存器中读取其输入数据 file，并在同一周期结束时将结果写回，如果是，则将其写回 操作需要两到三个周期。

仅当指令具有确定性时才有效，并且始终采用相同的指令 周期数。我见过的所有VLIW架构都有自己的操作 固定数量的周期，不能少，不多。万一他们需要更长时间，比如 例如，外部内存获取，整个机器只是停滞不前。

现在有一个关键因素限制了指令的调度 不同的延迟：寄存器文件的端口数。端口是 寄存器文件和操作的执行单元之间的连接。 在VLIW处理器中，每个操作在发布槽和每个发布槽中执行 有自己的寄存器文件的端口。端口在硬件方面很昂贵。 端口越多，实现寄存器文件所需的硅就越多。

现在考虑以下情况，其中双周期操作想要写它 导致寄存器文件同时作为单周期操作 就在它之后。现在两个运营都希望发生冲突 通过同一端口写入同一寄存器文件。同样，这是编译器的任务 确保不会发生这种情况。在许多VLIW架构中，操作数 在同一个问题槽中执行的都具有相同的延迟。这避免了这一点 冲突。

现在回答你的问题：

你说：“如果一个操作在其他操作之前完成执行会发生什么 属于同一条很长指令的操作？“

没有什么特别的事情发生。处理器继续执行下一个 非常长的指令词。

你说：“可以进行后续操作（即属于该操作的操作） 下一个很长的指令）在剩余的操作之前开始执行 当前很长的指令正在执行？“

是的，但这可能会在以后出现注册码冲突。这取决于 编译器来防止这种情况。

你说：“或者做一个很长的指令等待所有的完成 属于当前很长指令的操作？“

没有。每个周期的处理器只需转到下一个非常长的指令 字。有一个例外，那就是一个操作需要的时间比 正常，例如因为有缓存未命中，然后是管道 停滞不前，机器不会进行下一个长指令字。

Answer 2

VLIW背后的想法是，编译器会为处理器并行计算出许多东西，并将它们打包成称为“超长指令字”的包。

Amhdahl定律告诉我们并行程序的加速（例如，VLIW指令的并行部分）受最慢部分（例如，持续时间最长的子指令）的约束。

VLIW和“长延迟”的简单答案是“不要混用具有不同延迟的子指令”。实际的答案是VLIW机器尽量不要有不同延迟的子指令;理想情况下，你想要“一个时钟”的子指令。通常情况下，甚至内存提取只需要一个时钟，因为它被分为“内存提取开始（这里是一个要提取的地址）”，唯一的可变延迟子指令是“等待先前的提取到达”这个想法是编译器生成尽可能多的其他计算，以便其他指令可以控制内存提取延迟。