Paralelismo

Paralelismo em Nível de Instrução

Paralelismo em Nível de Instrução
Fábio Maki Yamashiro e Felipe Correa (g14) Instituto de Computação Universidade Estadual de Campinas {fabio.yamashiro, felipe.correa}@ic.unicamp.br

Resumo
O paralelismo em nível de instrução (ILP - Instruction Level Parallelism) é uma família de técnicas de desenvolvimento de processadores e compiladores que aumentam o desempenho dos computadores, fazendo com que operações como leitura e escrita de memória, adição de inteiros, e multiplicações de ponto flutuante sejam executadas em paralelo. No nível de instruções o paralelismo é explorado por arquiteturas de processadores capazes de executar instruções ou operar dados em paralelo. Este estudo foi realizado a fim de ilustrar algumas das técnicas que exploram os recursos dos processadores assim como dos compiladores para emitir e executar instruções em paralelo. Palavras chaves: paralelismo, nível de instrução, superescalares, pipeline, superpipeline, VLIW, predição de desvios, escalonamento, Tomasulo.

1 Introdução
Os processadores evoluíram de processadores seqüenciais para processadores “pipelined”. E com o desenvolvimento da arquitetura RISC, surgiram técnicas para o projeto de “pipelines” balanceados e eficientes. O próximo passo foi, então, disponibilizar um maior número de recursos, ou seja, implementar mais de uma unidade de execução. O paradigma ILP tenta executar mais de uma instrução por ciclo de relógio, extraindo da seqüência de instruções aquelas que são independentes, e que possam ser enviadas para as unidades de execução ao mesmo tempo. O processador examina a seqüência de instruções, verifica a existência de dependência de dados ou de controle, e pode vir até a executar as instruções fora de ordem. Este estudo ilustrará as arquiteturas de superpipelining, superescalares, VLIW (Very -© 2004 Fábio Maki Yamashiro e Felipe Correa MC722 – Arquitetura de Computadores

Long Instrucion Word), o algoritmo de Tomasulo e outras