9.4 Вычислительные системы со сверхдлинным командным словом

Анализ затрат времени на выполнение команды показывает, что по-прежнему значительное время уходит на обращение к ОП как за самой командой, так и за обрабатываемыми данными. Мультипроцессорная система не решает всех проблем, поскольку вся исходная, подлежащая обработке информация находится все равно в памяти, а доступ к ней ограничен. Единственный способ повышения производительности состоит в расширении доступа к памяти; придание каждому процессору в мультипроцессорной системе «своего» блока памяти, построение ОП из нескольких блоков с поочередным обращением к ним, размещение в каждом процессоре собственной кэш-памяти и подобные решения составляют основу современных технических решений.

Концепция сверхдлинного командного слова (Very Long Instruction Word – VLIW) предполагает, что для загрузки нескольких обрабатывающих устройств можно получить необходимые команды и данные из памяти за одно обращение. Сверхдлинное командное слово позволяет разместить несколько независимых команд в одном слове и получать их из памяти за одно обращение. В машинах со сверхдлинным командным словом достигается заметная экономия времени при обращениях к памяти:

• во-первых, сразу становятся доступными несколько задаваемых командным словом операций (нет необходимости несколько раз обращаться в ОП за новыми командами) и,

• во-вторых, в регистрах процессора находится несколько результатов выполнения предыдущего командного слова. Эти результаты с большой вероятностью будут использованы в качестве входных операндов для следующего командного слова.

Это создает предпосылки для уменьшения числа обращений к ОП, однако для того, чтобы действительно уменьшить их количество, необходимо иметь широкую системную магистраль. Такая «широкая» многоразрядная магистраль сегодня может быть реализована на печатной плате: современные магистрали имеют ширину 64, 128 и 256 разрядов. На рисунке 9.х приведена структура машины со сверхдлинным командным словом. В ней реализован синхронный принцип обработки, т.е. выборка следующего командного слова осуществляется по завершении строго определенного числа тактов. При реализации синхронной обработки важно, чтобы длительность всех операций была примерно одинаковой.

Шина

РгК

ОУ 5

ОУ 4

ОУ 3

ОУ 2

ОУ 1

Блок регистров

Рисунок 9.х. Структура машины со сверхдлинным командным словом

В качестве устройств обработки могут использоваться однотипные или разнотипные специализированные процессоры; для получения информации из памяти служат широкополосные магистрали. Принцип сверхдлинного командного слова в настоящее время находит широкое применение для построения мультипроцессорных серверов, так как не требует больших затрат на проектирование системы и создание программного обеспечения, но в то же время позволяет значительно повысить их быстродействие.