Recursos anchosuna técnica de bajo coste para explotar paralelismo agresivo en códigos numéricos

Resumen

Els bucles son la part que més temps consumeix en les aplicacions numèriques. El rendiment dels bucles està limitat tant pels recursos oferts per l'arquitectura com per les recurrències del bucle en la computació. Per executar més operacions per cicle, els processadors actuals es dissenyen amb graus creixents de replicació de recursos (tècnica de replicació) para ports de memòria i unitats funcionals. En canvi, el gran cost en termes d'àrea i temps de cicle d'aquesta tècnica limita tenir alts graus de replicació: alts valors en temps de cicle contraresten els guanys deguts al decrement en el nombre de cicles, mentre que alts valors en l'àrea requerida poden portar a configuracions impossibles d'implementar. Una alternativa a la replicació de recursos, és fer los més amples (tècnica que anomenem "widening"), i que ha estat usada en alguns dissenys recents. Amb aquesta tècnica, l'amplitud dels recursos s'amplia, fent una mateixa operació sobre múltiples dades. Per altra banda, alguns microprocessadors escalars de propòsit general han estat implementats amb unitats de coma flotants que implementen la instrucció sumar i multiplicar unificada (tècnica de fusió), el que redueix la latència de la operació combinada, tanmateix com el nombre de recursos utilitzats. A aquest treball s'avaluen un ampli conjunt d'alternatives de disseny de processadors VLIW que combinen les tres tècniques. S'efectua una projecció tecnològica de les noves generacions de processadors per predir les possibles alternatives implementables. Com a conclusió, demostrem que tenint en compte el cost, combinar certs graus de replicació i "widening" als recursos hardware és més efectiu que aplicar únicament replicació. Així mateix, confirmem que fer servir unitats que fusionen multiplicació i suma pot tenir un impacte molt significatiu en l'increment de rendiment en futures arquitectures de processadors a un cost molt raonable.