Why Parallelism? Why Efficiency?

What is a computer program?

A programm is just a list of processor instructions!(指令集)
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A processor executes instructions

处理器的简单抽象:

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Fetch/Decode : 负责读取指令
ALU : 各类计算的执行的单元
Execution Context: 程序涉及的各类变量的寄存器的状态

一个时钟周期执行一条指令

Superscalar processor(超级处理器)

抽象图如下:

设计思路:

例子

如下程序以及编译后的指令集,完成该指令集只需要5个clock:

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该指令集完成并行优化最多只需要2个processor

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到达优化瓶颈后,可以看到哪怕3 processor也需要3 clock的次数才能完成

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原因:

我的理解:上述程序所编译的指令存在逻辑上的串行化:

  • 乘法可以并行,但是加法必须等乘法值算出来
  • 加法涉及到的寄存器R3依赖R0, R2的值,需要等待他们更新完
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SuperScalar execution

由上述程序的优化方法, 提出SuperScalar execution的概念,即希望处理器自动去找出能够并行执行的指令,这就需要多个Fetch/Decode模块,并且分配执行的AUL单元,由此获得上述Superscalar processor的设计思路

Problem

对于指令本身的依赖关系,并行的优化及其有限

后讨论我们如何设计代码,能够最大程度的利用并行计算