Параллелизм на уровне команд

• Определение и обсуждение ILP

  • ILP — это параллельное выполнение последовательности команд в программе. 
  • ILP отличается от параллелизма, который подразумевает наличие нескольких потоков выполнения. 
  • Существуют два подхода к параллелизму на уровне команд: аппаратный и программный. 

• Аппаратный и программный параллелизм

  • Аппаратный параллелизм основан на динамическом параллелизме, когда процессор решает, какие команды выполнять параллельно. 
  • Программный параллелизм основан на статическом параллелизме, где компилятор решает, какие команды выполнять параллельно. 

• Примеры и использование ILP

  • В примере программы операции 1 и 2 могут быть выполнены одновременно, в то время как операция 3 зависит от них и не может быть выполнена до их завершения. 
  • ILP может быть использован для ускорения выполнения программ, особенно в областях, таких как графика и научные вычисления. 

• Технологии для использования ILP

  • Конвейерная обработка команд и суперскалярное выполнение являются примерами микроархитектурных технологий, которые способствуют ILP. 
  • Выполнение не по порядку позволяет выполнять инструкции в любом порядке, не нарушая зависимостей данных. 

• Оптимизация и ограничения ILP

  • Компиляторы и аппаратное обеспечение используют ILP для оптимизации выполнения программ. 
  • Спекулятивное выполнение и предсказание ветвлений являются методами, которые помогают в извлечении ILP. 
  • Однако современные процессоры сталкиваются с ограничениями, такими как несоответствие между частотой процессора и временем доступа к памяти. 

• Перспективы и альтернативы ILP

  • Отрасль стремится к использованию более высоких уровней параллелизма, таких как многопроцессорная обработка и многопоточность. 
  • ILP не всегда эффективен для преодоления задержек в памяти и может быть ограничен сложностью и задержкой аппаратных структур.