コンピュータアーキテクチャ 速化のヒント.pdfVIP

コンピュータアーキテクチャ 高速化のヒント 天野 hunga@am.ics.keio.ac.jp プログラムの高速化 ? stallの割合が多い – コードスケジューリング – ループアンローリング ? ハードウェアの改造 – 複合命令 ? 積和命令、LD-OR命令など ? MIPSのパイプラインはよく出来ているので下手な命令は性能を 低下させることになる – SIMD演算命令 ? メモリとレジスタの拡張がポイント – スーパースカラ ? まともにやると大変なので注意 – VLIW ? メモリのバンド幅の制約で2命令が限度か？ – ベクトル演算命令 ? 連続メモリ参照がうまく行くかどうかが設計上のポイント コードスケジュール ? C=A+B, F=D+Eを実行する場合 lw $1,A($0) lw $2,B($0) ストール add $3,$1,$2 2箇所ストールする sw $3,C($0) lw $1,D($0) lw $2,E($0) ストール add $3,$1,$2 sw $3,F($0) コードスケジュールでストールを減らす ? C=A+B, F=D+Eを実行する場合 lw $1,A($0) lwの直後にその lw $2,B($0) 結果を使わなけ れば良い lw $4,D($0) C=A+B, F=D+E add $3,$1,$2 で別々のレジスタ を使う lw $5,E($0) かなりの割合でス sw $3,C($0) トール削減が可 能 add $6,$4,$5 sw $6,F($0) 遅延分岐 ? 分岐命令の次の命令（遅延スロット）をパイプ ラインに入れてしまう。 – 遅延スロットの命令は必ず実行される →MIPSeの場合は遅延スロットは1 – つまり、遅延の効き目が遅い – 有効な命令を入れてやる必要がある → パイプラインスケジューリング ? 今回のMIPSeはこの方法を採用している 遅延スロットのスケジュール 掛け算のプログラムの例：mult.asm lw $1,0($0) lw $2,4($0) add $3,$0,$0 loop: add $3,$3,$2 addi $1,$1,-1 // ここはデータハザードでストールする bne $1,$0,loop add $0,$0,$0 // NOP ここを埋めてみるには？ sw $3,8($0) end: beq $0,$0,end add $0,$0,$0 // NOP ここはダイナミックストップなの で気にしないでよい コードスケジューリング後mult2.asm lw $1,0($0) lw $2,4($0) add $3,$0,$0 loop: addi $1,$1,-1 // ここはデータ