EPIC的特性及其发展.docVIP

EPIC的特性及其发展 姓名：吴宇亭 学号：033340 e-mail：conanxtt@ 姓名：李晓红 学号：033341 e-mail：xiaohong3341@ 1. 摘要 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（Explicitly Parallel Instruction Computing ）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（Predicated execution），捆绑分支（Unbundled branch），控制推测（control speculation）,数据预测（data speculation）。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。 2. 介绍： ILP（Instruction level parallelism） 是指单处理器上多机器指令并行的初始化及执行。在计算机的发展过程中，ILP开始扮演越来越重要的角色。19世纪60年代，一些超级计算机，例如：CDC6600 ,IBM S/360 M91, IBM ACS,开始使用ILP。但是，到了70年代，由于当时编译器产生的程序指令缺乏并行性，它的表现在与其执行时的复杂度相比，权衡利弊之下，不如类似IBM S/360 M85 的简单的基于cache的处理器 和一些多处理器系统，所以，一度陷入困境。 到了80，90年代，它再一次成为提高计算机效率的关键技术。Alan Carlesworth, Josh Fisher, and Bob Rau 开始带领研究VLIW(very long instruction word) ，想要通过复杂的编译器来揭示一个程序中的指令之间的相关，从而将可并行的操作放入一个场指令字中，静态地调度。 与此同时，一些公司也在不断地研究与之相类似的技术，让其他硬件可以动态的揭示和调度相关操作。该技术被命名为“superscalar”。1989年、，Intel推出首台superscalar微处理器。1993年Intel推出 superscalar Pentium. 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（Finegrained Architecture and Software Technologies）研究计划。1994年6月，HP与Intel建立合作关系。HP创造了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(Itanium Processor Family) 3. EPIC的特点 3.1 显示并行 显示程序中的不相关指令信息是EPIC一个显著的特点。让我们以IPF结构为例，所有被传给处理器的指令都将被包含在bundle中， 3个41位的指令被打包在一起，形成一个128位的“bundle”,从而作为一个指令单元来取。如图1所示： 图1， bundle的结构 其中，0-4位为一个5位的template, 定义了指令的类型和任何Instruction Groups之间的暂停。 Instruction Groups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。该概念由Intel定义。一个Instruction Group可包含任意数量的指令，只要它非空。两个相邻的Instruction Group 可以由一个周期的停顿来指出。Instruction Group可以有一个运行时分支来动态的中止。 以下是一个Instruction Group的例子： LD R1, R2 SUB R3, R4, 8 ADD R5, R6, 6 //第一组 SD 0(R5), R3 //第二组 在bundle中可以存在0个，一个或是最多2个停顿。Instruction Group 有时可以跨越不同的Instruction bundle。 图2. groups, bundle, template 图2 中共有2个组A. B .C 。组A中包括两个bundle , 组B中包括bundle 3中的后两条指令，组C中包括了bundle 3中的第一条和bundle 4。该图中bundle的template清楚地画出的bundle的边界。同时，也可以看出group和bundle的划分不是相互依赖的。Instruction Group 有时可以跨越不同的Instruction bundle。一个bundle也可以处于不同的g