Планирование инструкций

• Планирование команд в информатике

  • Оптимизация компилятора для улучшения параллелизма и производительности. 
  • Избегает сбоев в конвейере команд, изменяя порядок инструкций. 
  • Избегает незаконных и семантически неоднозначных операций. 

• Сбои в конвейере и зависимости данных

  • Сбои могут быть вызваны структурными, данными и управлением проблемами. 
  • Зависимости данных определяют порядок выполнения инструкций. 
  • Существуют три типа зависимостей: чтение после записи, запись после чтения и запись после записи. 
  • Чтение за чтением не ограничивает порядок выполнения, но полезно для скалярной замены элементов массива. 

• Графы зависимостей и топологическая сортировка

  • Граф зависимостей представляет собой ориентированный ациклический граф. 
  • Топологическая сортировка — это алгоритм для построения допустимого расписания команд. 
  • Задержка зависимости — это количество тактовых циклов, необходимых для выполнения команды без сбоев. 

• Алгоритмы и эвристики планирования

  • Используются эвристики для прогнозирования и повышения приоритета кандидатов на планирование. 
  • Планирование может выполняться до или после выделения регистров, с преимуществами и недостатками каждого подхода. 

• Типы планирования команд

  • Локальное планирование ограничивает перемещение инструкций базовым блоком. 
  • Глобальное планирование позволяет перемещать инструкции за пределы блоков. 
  • Планирование по модулю чередует итерации внутреннего цикла для повышения параллелизма. 
  • Планирование трассировки оптимизирует путь потока управления, выполняемый чаще всего. 
  • Планирование суперблоков упрощает работу генератора кода, не объединяя пути потока управления на «боковых входах» трассировки. 

• Примеры компиляторов и источники информации

  • GCC и LLVM предоставляют информацию о задержках и использовании портов для планирования команд. 
  • Агнер Фог и InstLatx64 собирают данные для архитектуры x86. 
  • LLVM-exegesis предоставляет информацию о процессорах, отличных от x86. 

• Рекомендации и дальнейшее чтение

  • Упоминаются дополнительные темы, такие как предикация ветви, генерация кода и управление процессом выполнения.