3、VLIW架构服务器
VLIW的英文全称为“Very Long Instruction Word”,中文名为“超长指令集字”,它是美国Multiflow和Cydrome公司于20世纪80年代设计的体系结构,目前主要应用于Trimedia(全美达)公司的Crusoe和Efficeon系列处理器中。AMD最新的的Athlon 64处理器系列也是采用这一指令系统,包括其服务器处理器版本Operon。同样Intel最新的IA-64架构中的EPIC(清晰并行指令计算,下面将详细介绍)也是从VLIW指令系统中分离出来的。
VLIW指令集字采用了先进的EPIC设计,每时钟周期可运行20条指令,而CISC通常只能运行1到3条指令,RISC是4条指令,可见VLIW要比CISC和RISC强大得多。VLIW的最大优点是简化了处理器的结构,删除了处理器内部许多复杂的控制电路,这些电路通常是超标量芯片(CISC和RISC)协调并行工作时必须使用的,VLIW将所有的这类工作交给编译器去完成。VLIW的结构简单,也能够使其芯片制造成本降低,价格低廉,能耗少,而且性能也要比超标量芯片高得多。VLIW是简化处理器的最新途径,VLIW芯片不需要超标量芯片在运行时间协调并行执行时所必须使用的许多复杂的控制电路。而是将许多这类负担交给了编译器去承担。但基于VLIW指令集字的CPU芯片使得程序变得很大,需要更多的内存。更重要的是编译器必须更聪明,一个低劣的VLIW编译器对性能造成的负面影响远比一个低劣的RISC或CISC编译器造成的影响要大。
4、EPIC
EPIC是“清晰并行指令计算”的简称,它最重要的思想就是“并行处理”。以前处理器必须动态分析代码,以判断最佳执行路径。而采用并行技术后,EPIC处理器可让编译器提前完成代码的排序,代码已明确排布好了,直接执行便可。正因如此,EPIC处理器必须能并行处理大量数据。这种处理器需要采用多个指令管道,一般还需要多个寄存器、很宽的数据通路以及其他专门技术(如数据预装等),确保代码能顺畅执行,避免由于处理器造成瓶颈。显然,EPIC最大的一个优点就是它的效率。尽管效率也在很大程度上取决于编译器,但EPIC处理器无论何时都能将充分发挥自己的能力,完成有意义的运算,而非消极的等待指令,或者等待管道刷新等等。此外,由于采用了指令断定、数据预装以及显式并行技术,也显著减少了分支预测的错误,因为大多数代码都在执行前组织好了。采用这一指令技术的处理器就是Intel的IA-64架构的Itanium和Itanium 2系列。不过也有人把这一指令架构归为VLIW类型,因为它是从VLIW中分离出来的。
基于EPIC设的计处理器并行处理方式与以往的IA-32架构的并行处理并不一样。由编译器产生连续的机器编码,而硬件来解释这些机器编码并做指令的并行处理。但是,由于硬件不能够完全有效地确定并行处理指令的时机,所以就还需要一些其他技术来优化并行处理;而这些技术的应用虽然在一定程度上增进了并行处理的能力,但却也产生了一些诸如打断指令数据流等问题。Intel与Hewlett-Packard公司共同开发的EPIC技术通过更加有效地为微处理器提供反馈数据,改进了处理器与应用程序之间的配合。
目前IA-32架构的处理器由编译器产生连续的机器编码,然后由硬件来解释这些机器编码并做指令的并行处理。但是,由于硬件不能够完全有效地确定并行处理指令的时机,所以就还需要一些其他技术来优化并行处理;而这些技术的应用虽然在一定程度上增进了并行处理的能力,但却也产生了一些诸如打断指令数据流等的问题。
IA-64的EPIC指令集正可有效地解决这一问题。借助于EPIC技术,编译器在保证并行处理指令时可以更加有效。EPIC编译器首先分析源代码,以确定哪些指令可以做并行处理,优化这些代码,然后,产生合适的机器码。实际上,由编译器来告诉微处理器哪些指令来做并行处理,而不是在程序处理时消耗微处理器的时间。




