'

Планирование выполнения инструкций для векторных процессоров с переменной длиной векторов

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

Планирование выполнения инструкций для векторных процессоров с переменной длиной векторов Пантелеев Алексей Юрьевич Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»


Слайд 1

Векторные инструкции (SIMD) применяются во многих современных процессорах MMX, SSE, AVX (X86) AltiVec (PowerPC) NEON (ARM) Повышают производительность Явно параллельная обработка массивов данных Повышают энергоэффективность Планирование выполнения одной инструкции вместо цикла Введение 2


Слайд 2

Длина (размерность) векторов 3


Слайд 3

Переменная длина векторов 4


Слайд 4

Следующие инструкции используют результаты выполнения предыдущих C = A ? B; E = C + D; Когда запускать следующую инструкцию? Слишком ранний запуск приведет к функциональным ошибкам Слишком поздний запуск приведет к потере производительности Существуют простые решения для скалярных и фиксированных векторных инструкций Зависимые инструкции 5


Слайд 5

Простейшее решение 6


Слайд 6

Ранний запуск 7


Слайд 7

Зацепление 8 Требует выполнения зависимых инструкций на разных функциональных устройствах. В данной работе не используется.


Слайд 8

Одно функциональное устройство Невозможно использовать зацепление Поддерживает различные вычислительные операции Запуск операции – 1 или 2 такта Длинный конвейер – от 2 до 24 стадий Память: два порта чтения, один порт записи Операции имеют до трех операндов (например, MAD) Чтение операндов – от 1 до 3 тактов, зависит от расположения данных Переменная длина векторов Требуется высокая производительность Конкретная задача 9


Слайд 9

Подготовить план чтения операндов заранее «На первом такте прочитать операнд А с первого порта» и т.п. Рассчитать время запуска инструкции Учесть различные планы для данной и предыдущих инструкций В нужное время выполнить план для всех векторных элементов последовательно Решение 10


Слайд 10

Структурная схема планировщика 11


Слайд 11

Основной блок планировщика Каждая запись в таблице: Содержит конечный автомат и несколько регистров для расчета времени Представляет одну инструкцию, находящуюся в конвейере Может блокировать выполнение других инструкций, если есть неразрешенная RAW-зависимость Достаточно 4-8 записей, в зависимости от максимальной глубины конвейера и типичной длины векторов Таблица зависимостей 12


Слайд 12

Пример расчета времени 13 “CPE” = Cycles Per Element для зависимых инструкций с разной скоростью выполнения


Слайд 13

Простая тестовая программа: a = a + const; b = b + const; c = c + const; (“NI” операций) a = a + const; b = b + const; c = c + const; … Аналитический расчет времени выполнения: TOverall = max (TIssue, TLatency, TControl, TScoreboard) Подробные формулы приведены в печатном варианте доклада Экспериментальная производительность в 97% случаев отличается от теоретической не более чем на 3% Производительность 14


Слайд 14

Производительность 15


Слайд 15

Ускорение от раннего запуска 16


Слайд 16

Представлен способ планирования инструкций для векторных процессоров с переменной длиной векторов: Поддерживаются зависимые инструкции с разной скоростью выполнения и разной длиной конвейера Применение раннего запуска повышает производительность на 10 – 90% при использовании коротких векторов Может применяться в сопроцессорах, предназначенных для быстрой обработки небольших вычислительных задач (например, при цифровой обработке сигналов) Заключение 17


Слайд 17

Вопросы? Адрес для связи: apanteleev87@gmail.com Спасибо за внимание! 18


×

HTML:





Ссылка: