VLIW: Różnice pomiędzy wersjami

'''VLIW''' ([[język angielski|ang.]] ''Very Long Instruction Word'') –– nazwa architektury mikroprocesorów z bardzo długim słowem instrukcji.

Już od samego początku historii procesorów starano się zwiększać [[moc obliczeniowa|moc obliczeniową]] oraz szybkość wykonywania programu poprzez zwiększanie liczby jednostek wykonawczych w procesorach. Dzięki temu przy dogodnych warunkach udawało się wykonać więcej niż jedną instrukcję w tym samym czasie. Poprawienie warunków równoległego (i szybszego) wykonywania instrukcji zostało osiągnięte przez wprowadzenie techniki [[wykonywanie poza kolejnością|wcześniejszego wykonania instrukcji]] ([[język angielski|ang.]] ''Out-of-Order Execution''). Wszystkie te mechanizmy zwiększania równoległości wykonywania instrukcji zaszyte były w logice mikroprocesorów. W przeciwieństwie do innych architektur [[mikroprocesor|mikroprocesorów]]ów, architektura VLIW charakteryzuje się maksymalnie daleko idącym uproszczeniem jednostek sterujących (CU) w samym mikroprocesorze. Logika została maksymalnie uproszczona aż do całkowitego zaniku niektórych elementów. Całą złożoność przepływu sterowania w mikroprocesorze, czyli wykonywania rozkazów (programu), przerzucono na barki oprogramowania –– [[kompilator|kompilatorów]]ów. Rezygnacja z całej tej logiki wymusiła dostarczenie do procesora wystarczającej liczby danych –– sygnałów sterujących. Z tego powodu pojedyncze rozkazy posiadają w sobie już zdekodowane (lub wstępnie zdekodowane) sygnały sterujące, dane oraz, co najważniejsze, "instrukcje" dedykowane dla konkretnych jednostek wykonawczych mikroprocesora. Tak stworzona pojedyncza instrukcja procesora VLIW ma wielkość rzędu setek bitów –– 256 lub więcej.

Termin VLIW oraz sama koncepcja architektury, została stworzona przez prof. [[Josh Fisher|Josha Fishera]] w grupie badawczej na [[Uniwersytet Yale|Uniwersytecie Yale]] we wczesnych latach 80. Przed wprowadzeniem architektury VLIW, zagadnienia projektowania jednostek funkcjonalnych i zrównoleglania na poziomie instrukcji w oprogramowaniu były dobrze ugruntowane w praktyce i rozwijane jako poziomy mikrokod. Innowacja Fishera skupiała się na zaprojektowaniu kompilatora, który mógłby wyprodukować poziomy mikrokod z programów napisanych w normalnych [[język programowania|językach programowania]]. Fisher zauważył, że aby osiągnąć wysoką wydajność wymagane będzie poszukiwanie zrównoleglenia ponad tymi, które były znajdywane wewnątrz podstawowych bloków. Zaprojektował technikę planowania obszarowego ([[język angielski|ang.]] ''region scheduling'') aby zidentyfikować równoległość ponad podstawowymi blokami. Śledzenie planowania ([[język angielski|ang.]] ''Trace Scheduling'') jest taką właśnie techniką i uzależnia planowanie najpierw dla najbardziej prawdopodobnej ścieżki wstawiając specjalny kod kompensujący obsługujący spekulacyjne ruchy takie jak druga najbardziej prawdopodobna ścieżka i tak dalej aż planowanie zostanie zakończone.

Drugą innowacją Fishera było wskazanie, że architektura docelowego [[procesor]]a powinna być zaprojektowana tak, aby stała się sensownym celem dla kompilatora –– kompilator i architektura VLIW musi być współtworzona. Było to częściowo zainspirowane trudnościami, jakie Josh zaobserwował jeszcze w Yale kompilując dla architektur takich jak Floating Point Systems FPS164, które miały złożony model programowy ([[ISA]]), który oddzielał instrukcje inicjujące od instrukcji zapisujących rezultat działania –– prowadząc do potrzeby bardzo skomplikowanego algorytmu sterującego. Josh stworzył zbiór podstaw opisujących poprawną architekturę VLIW, takie jak samooczyszczające się [[potoki]], szerokie wieloportowe zestawy rejestrów i architekturę pamięci. Te podstawy pomogły kompilatorom tworzyć szybki kod. Obecne kompilatory są o wiele bardziej skomplikowane niż te z lat '80 XX wieku, tak więc dodanie jeszcze jednego kawałka do tego całego skomplikowania powinno być co najwyżej małym kosztem.