موازی‌سازی در سطح دستورالعمل
From Wikipedia, the free encyclopedia
From Wikipedia, the free encyclopedia
موازی‌سازی در سطح دستورالعمل (ILP) (به انگلیسی: Instruction-level parallelism) معیاری برای تعیین این که چه تعداد از دستورالعمل‌ها می‌توانند در یک برنامه کامپیوتری به‌طور همزمان اجرا شوند نیز است.
ILP را نباید با همزمانی یا همروندی اشتباه گرفت:
دو روش برای موازی‌سازی در سطح دستورالعمل وجود دارد: سخت‌افزار و نرم‌افزار.
برنامه زیر را در نظر بگیرید:
e = a + b
f = c + d
m = e * f
عملیات ۳ به نتایج عملیات‌های ۱ و ۲ بستگی دارد، بنابراین تا زمانی که هر دو به اتمام نرسند نمی‌توان آن را محاسبه کرد. با این حال، عملیات ۱ و ۲ به هیچ عملیات دیگری بستگی ندارند، بنابراین می‌توان آنها را به‌طور همزمان محاسبه کرد.
اگر فرض کنیم که هر عملیات می‌تواند در یک واحد زمان به اتمام برسد، این سه دستورالعمل را می‌توان در مجموع، در دو واحد زمان انجام داد، در نتیجه در یک ILP 3/2 انجام می‌شود.
هدف طراحان کامپایلر و پردازنده شناسایی و استفاده حداکثری از ILP تا حد امکان است. برنامه‌های معمولی معمولاً تحت یک مدل اجرای متوالی نوشته می‌شوند که دستورالعمل‌ها یکی پس از دیگری و به ترتیب مشخص شده توسط برنامه‌نویس اجرا می‌شوند. ILP به کامپایلر و پردازنده اجازه می‌دهد تا اجرای چندین دستورالعمل ، با یکدیگر را همپوشانی کند یا حتی ترتیب اجرای آنها را تغییر دهد.
میزان ILP موجود در برنامه‌ها، متفاوت نسبت به هر برنامه است. در زمینه‌های خاص، مانند گرافیک و محاسبات علمی، مقدار آن می‌تواند بسیار زیاد باشد. با این حال، ممکن است ظرفیت‌های کاری مانند رمزنگاری موازی‌سازی بسیار کمتری را از خود نشان دهند.
تکنیک‌های معماری خرد که برای بهره‌برداری از ILP استفاده می‌شود شامل موارد زیر است:
مشهور است که ILP توسط کامپایلر و پشتیبانی سخت‌افزاری مورد سوءاستفاده قرار می‌گیرد اما کامپایلر همچنین با بهره از بهینه‌سازی تلفیقی، ILP ذاتی و ضمنی را در برنامه‌ها به سخت‌افزار ارائه می‌دهد. برخی از تکنیک‌های بهینه‌سازی برای استخراج ILP موجود در برنامه‌ها شامل برنامه‌ریزی، تخصیص / ثبت نام / تغییر نام و بهینه‌سازی دسترسی حافظه است.
معماری‌های جریان داده کلاس دیگری از معماری‌ها هستند که ILP به‌طور واضح مشخص شده‌است، برای مثال اخیر معماری TRIPS را ببینید.
در سال‌های اخیر، از تکنیک‌های ILP برای بهبود عملکرد، علی‌رغم اختلاف روزافزون بین فرکانس‌های عملکرد پردازنده و زمان دسترسی به حافظه، استفاده شده‌است .(طرح‌های اولیه ILP مانند IBM System / 360 Model 91 از تکنیک‌های ILP برای غلبه بر محدودیت‌های اعمال شده توسط یک فایل ثباتی نسبتاً کوچک استفاده می‌کردند). در حال حاضر، یک حافظه پنهان گمشده برای حافظه اصلی، صدها چرخه پردازنده هزینه دربردارد. در حالی که در اصل، استفاده از ILP برای تحمل و هموارسازی چنین تأخیرهایی از حافظه امکان‌پذیر است، هزینه‌های مربوط به منابع و هزینه‌های اتلاف برق غیر متناسب هستند. علاوه بر این، پیچیدگی و اغلب تأخیر در ساختارهای سخت‌افزاری زمینه ای منجر به کاهش فرکانس عملکرد می‌شود و باعث کاهش بیشتر مزایا نیز می‌شود. از این رو، تکنیک‌های ذکر شده برای جلوگیری از متوقف شدن پردازنده برای داده‌های خارج از تراشه ناکافی هستند. در عوض، صنعت به سمت بهره‌برداری از سطوح بالاتر موازی‌سازی حرکت می‌کند که می‌توان از میان آنها تکنیک‌هایی مانند چند پردازشی و چند رشته‌ای یا چندریسمانی را نام برد.[2]
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
