Vii bap. Kompyuter tarmaqlarınıńámeliy qollaniliwi

Júda úlek uzinlıqtaǵı sózli esaplaw sistemaları.
VLIW júdáúlken uzinlıqtaǵı sózli buyrıq arxitekturasi (2 – bapqa qarań) 80-jillardan berli universitet joybarlarınan biri bolıp, mikrosxemalardı islep shiǵariw texnologiyasi rawajlanǵannan keyin ǵana ózinin minasip timsalın tapti. VLIW – bul mikroprogrammalı basqariw qurılmasındaǵı gorizontal mikrobuyrıqlar kórinisinde dúzilgen buyrıqlar kópligi.
VLIW ideyasi bir neshe buyrıqlardıń parallel orınlanıwin nátiyjeli joybarlastırıw máselesi “aqilli”kompilyatorǵa júkleniwine tikarlanǵan. Bunday kompilyator alfin bir waqıttıńózinde orınlanıwi múmkin bolǵan hámme buyrıqlardı kóriw maqsetinde baslanǵısh programmaniń qaramaqarsilıqları kelipshiǵıwina jol qoymaytuǵım qilip izzerleydi. Kompilyator, hátteki, izzerlew procesinde kórip shiǵılip atirǵan programmani azǵana uqsatadi. Kompilyator keyingi basqishta hár biri bir júdá uzin dep qaralatuǵın buyrıqlardı paketlerge birlestiriwge háreket qiladı. Bir neshe ápiwayi buyrıqlardı bir júdá uzun buyrıqqa birlestiriw tómendegi qaǵıyda boyınsha ámelge asiradi:
- bir júdá uzin buyrıqqa birlestirilgen ápiwayi buyrıqtiń sani processordaǵı funkcional (orınlawshi) bloklar(FB)sanina teń;
- júdá uzin buyrıqqa sonday ápiwayi buyrıqlar kiredi, bul buyrıqlar túrli FB tárepinen orınlanadı, yaǵniy bir waqıttıńózinde ózinde júda uzin buyrıqiń hámme qurawshisinińorınlanıwi támiynlenedi.
Júdá uzin buyrıqtińuzinlıǵıádette 256 dan 1024 bitke shekem boladı. Bunday metabuyrıq bir neshe maydandi (oni qurawshi ápiwayi buyrıqlar sanina qarap) qaramaydi. Bunday maydanlardıń hár biri aniq bir funkcional blokushınámeldi táripleydi. Aytilǵanlardı 7.8-súwrette kóriw múmkin.bunda júdá uzin buyrıqlar mumkin blǵan formati hám óz aldina ámelge asiratuǵın onıń maydanları menen FB arasindaǵıóz-ara baylanis kórsetilgen.

Suwretten kórinip turipti, judá uzin buyrıqtiń hár bir maydani óziniń funkcional bloginda súretlenedi, bul buriqti orınlaw blogi apparaturasinan mksimal paydalanıwǵa jol ashipberedi.

VLIW-arxitekturasistatik supersklyar arxitektura dep qaraw mumkin. Kodti parallellestirip orınlaw waqtinda dinamik emes, kompilyaciya basqishinda ámelge asırıliwinázerde tutiladı. Orınlanatuǵın júdá uzin buyrıqlar konfliktleriniń kelip shiǵıwinan bólek bolǵani ushın, ol VLIW – processordiń apparaturasin júdáápiwayilastırıw hám júdájoqarı tezlikkeerisiw imkánin beredi.
Júdá uzin buyrıqlardı dúziwshi ápiwayi buyrıqlar sıpatında, ádette RISC – túrindegi buyrıqlar isletiledi, sonıńushın VLIW arxitekturasin geyde RISC – arxitekturasi delinedi. Júdá uzin buyrıqtaǵı maydanlardıń sani esaplaw qurılmalarınıń sanina teń hám ádette 3 ten 20 ǵa shekem bolǵan diapazonda ózgeredi.Hámme esaplaw qurılmaları jalǵız kóp portli registr faylinda saqlanatuǵın maǵlıwmatlarǵa kire aladı.Super skalyar processorlarǵa tiyisli bolǵan quramalı apparat mexanizminiń joqlıǵı ( otiwdi boljaw, náwbetten tisqari orınlanıw), tezlikte úlken utisqa erisiw hám kristal maydaninan nátiyjeli paydalanıw imkanin beredi. Geypara kópshilik ónimdarlıǵıv1 mlrd ámel/s bolǵan cifrli signal processorları hám multimedialı processorlar VLIW-arxitekturasina tiykarlanadı.
Buyrıqlardıashıq parallelizmli esaplaw sistemaları.
VLIW ideyasiniń keying rawajlanıwi bolıp, Intel hám Hewlett-Packard firmalarınıń birgelikte islep shiǵarǵan jańa IA-64 arxitekturasi (IA - bul Intel Archi­tecture qisqartpasinan alınǵan) boldi. IA-64 te úlken uzinlıqtaǵıbuyrıqlardı parallel esaplaw (Explicitly Parallel Instruction Computing – EPIC) ati menen belgili hám VLIW texnologiyasiniń jetilisken barianti bolǵan, jańa jantasiw ámelge asırılǵan. Bul strategiyasniń birinshi wákili Intel kompaniyasiniń Itaniummikroprocessori boldi. Hewlett-Packard korporaciyasi da bunday jantasiwlardıóz islep shiǵariwinda ámelge asırıladı.
IA-64 arxitekturasindaǵı processorda 128 dana 64-razryadli ortalıq waziypalı registrlar (РОН) hám 128 dana 80 – razryadli jıljıwshıútirli (JÚ) registrlar bar dep oylaydi. Bunnan tisqari, IA-64 processori 64 bir bitli predikat registrlarına iye.
IA-64 arxitekturasinda buyrıqlar formati 7.9-súwrette kórsetilgen. Buyrıqlar kompilyator járdeminde 128 razryad uzinlıqta bolǵan júdá uzin buyrıqlarǵa jaylanadı (gruppalanadı).Bunday gruppalanǵan buyrıqlar arasindaǵı baǵıniwshilıqtı (iske túsiriwdiń izbe-iz yáki parallelligin) kórsetiwshi úsh buyrıq hám shablondi qaramaydi.


Úsh buyrıqtan dúzilgen bir baylam(boǵlam) processorınińúsh funkcional blogi kópligine sáykes keledi. Bunda IA-64 processorları kod boyınsha sáykes bolıp, bunday bloklarınıń hár túrli sanin qamtiydi.Baylamlar arasindaǵı tóbelik shablonda kórsetilgeni sebepli, ush FB tan N bir túrdegi blokli processorǵa Nx3 (N боғлам) júdá uzin buyrıq sáykes keledi. Bul arqalı IA-64 ti keńeytiriw (masshtablaw) támiynlenedi.
Baylamdaǵı hár bir buyrıqtiń maydani óz nawbetinde bes maydannan dúzilgen:
- ámel kodiniń 13-razryadli maydani;
- 64 predikat registrinan biriniń nomerin saqlaytuǵın predikatlardıń 6-razryadli maydani (predikaciya – shártli shaqalaw qayta islew usili);
- birinshi operandtiń (birinshi derek) 7-razryadli maydani, bunda ózinde birinshi operandtti saqlaǵan ortalıq waziypaǵa iye eki jıljıwshıútirli registrdiń nómeri kórsetiledi;
- ekinshi operandtıń (ekinshi derek) 7-razryadli maydanı, bunda ózinde birinshi operandtti saqlaǵan ortalıq waziypaǵa iye eki jıljıwshıútirli registrdiń nómeri kórsetiledi;
- nátiyjeniń (qabil qılıwshiniń) 7-razryadli maydani buyrıqtińorınlanıw nátiyjesinkiritiw kerek bolmaǵan ortalıq waziypaǵa iyeeki jıljıwshıútirli registrli nómeri kórsetiledi.
EPIC arxitekturasiniń qásiyetleri tómendegiler:
- registrlar saniniń kóp ekenligi;
- arxitekturani funkcional bloklardıń júdáúlken sanina shekem keńeytiriw. Mashina kodina aniq parallel. Buyrıqlar arasindaǵıǵarezlilikti processor emes, kompilyator kiredi;
- predikaciya – shártli usinislardıń túrli shaqalarınan buyrıqlar predikatlar maydani (shártler maydani) menen támiynlenedi hám parallel iske túsiriledi;
- aldinan júklew – maǵlıwmatlar ásten islewshi tiykarǵı yadtan aldinnan júklenedi.
VLIW texnologiyasi uliwmalıq juwmaǵın kóriw ushın tómendegishe táriyplew múmkin.
Abzallıǵı. Kompilyatordi qollanıwbuyrıqlar orınlanǵansha olar arasindaǵıǵarezlilikti joǵaltiw imkanin beredi. Superskalyar procesorlarda bolsa onnan pariqli túrde bunday ǵarezlilik orınlanıw procesinde kórinedi hám joǵaltiladı. Kompilyator tárepinen formalastirilǵan kodlarda buyrıqlar arasinda ǵarezlilik joq ekenligi, processordin apparat quralların ápiwayilastırıwǵa hám sonıń esabina tezligin sezilerli dárejede kóteriliwine alıp keledi. Funkcional bloklardıń kópligi bir neshe buyrıqti parallel orınlaw imkanin beredi.
Kemshiligi. Kompilyatordiń programmani analız etiw qásiyetine iye bolǵan , onda qaram bolmaǵan buyrıqlardı tabiw, bul buyrıqlardıń uzinlıǵı 256 dan 1024 bitke shekem bolǵan qatarǵa baylap, olardıń parallel orınlanıwin támiynleytuǵın jańa áwladı talap qilinadı. Kompilyator apparat qurallarınıń konkret detalların esapqa alıw kerek.
Ámelge asırıw hám qollawdiń tiykarǵı tarawları.
VLIW-processorları tiykarinan kem tarqalǵan. VLIW texnologiyasiniń tiykarǵı qollanıw tarawi IA-64 arxitekturasina mólsherlengen cifrli signal processorları hám esaplaw sistemaları. Eń belgili sistemalardan Multfflow Computer, Inc firmasıniń VLIW – sisteması. Rossiyada VLIW – konsepciyasi Эльбрус 3-1 superkompyuterinde ámelge asırılǵan bolıp, keying rawajlanıwdi óziniń dawamshisi Эльбрус-2000 aldi. VLIW quramina Texas Instrumencfirmasıniń TMS320C6x signal processorın kiritiw múmkin. IBMda 1986-jildan berli VLIW-arxitekturasin úyrenip kelmekte. 2000-jillar basinda Transmeta firmasıbuyrıqları 64 yáki 128 bit úzinlıqtaǵı VLIW sózine translyaciya qilinatuǵın x86 seriyalı mikroprocessordiń programmalı-apparat kompleksin súwretlewshi Crusoe processorın málim qildi.Translyaciya qilinǵan buyrıqlar kesh- yadta saqlanadı, translyaciya bolsa olardıń kóp márte isletiliwinde bir márte ámelge asırıladı. Yadro processor yadrosi kod elementlerin qatań izbe-izlikte orınlaydi.