平行執行循序程式的資料驅動型計算機架構

Abstract

CDFA Ⅱ(Controlled Data flow Architecture-Ⅱ) 的目標在於研究傳統程式環境中 ，如何以單一處理機來管理多個功能單元；並研究多個組合語言指令的並行執行方法 ，以便設計一計算機架構，來發揮程式中之平行性。由於CDFAⅡ的內部設計，相當接 近傳統的dataflow型計算機架構，因此我們的研究重點除了多功能單元之有效管理法 則與指令間資料相依性的解決方式之外，control flow與data flow 之界面，亦為架 構設計的要點之一。 CDFAⅡ之執行模式利用暫存器重新命名(register alias)的技巧，來消除指令間不必 要的相依關係。指令一經擷取，便成為系統中data flow graph 上的token ；而CDFA Ⅱ的多功能單元管理方法，正是以data flow 的執行技巧來並行處理這些token ，因 此能夠發揮程式中的平行度，以加速循序程式的執行。 本論文亦考慮架構實作(implementation)之可行性，並且斟酌製作成本與所得的系統 效能，我們將CDFAⅡ設計成類似pipeline的架構。並藉由軟體模擬方式，對於大量浮 點運算的測試程式，CDFAⅡ能夠達到近乎每個週期處理1 個浮點運算之執行效果，因 此CDFAⅡ確實能利用指令間的平行性，來加速程式的執行。