VLIW - Instructon宽度性能提高

Question

在VLIW中增加一倍的指令量是否允许处理器实现双倍的性能，因为它可以并行执行两倍多的操作？

Answer 1

答案取决于计算的类型。让我们说，我们的机器上只有一个ALU。假设我们有计算数组和的代码：

for(int i = 0; i < len; i++)
{
  sum += arr[i]
}

伪程序集将如下所示：

; tick 0:
    LD arr[i] -> %r0    ; load value from memory to register on ALU0
; tick 1:
    ADD sum, %r0 -> sum ; increment sum value                on ALU0

循环体需要两条滴答。如果我们加倍ALU号并展开循环体，我们将得到以下情况：

; tick 0:
    LD arr[i] -> %r0    ; load value from memory to register on ALU0
    LD arr[i+1] -> %r1  ; load value from memory to register on ALU1
; tick 1:
    ADD sum, %r0 -> sum ; increment sum value                on ALU0
; tick 2:
    ADD sum, %r1 -> sum ; increment sum value                on ALU0

现在我们可以看到，循环体需要3个滴答。可以进行并行加载，但计算本身不能并行，因为计算结果依赖于先前的循环迭代。因此，我们不会将ALU的数量增加一倍。

现在让我们看另一个例子-两个向量之和：

for(int i = 0; i < len; i++)
{
  c[i] = a[i] + b[i]
}

让我们来看一个伪程序集：

; tick 0:
    LD a[i] -> %r0      ; load value a[i]     on ALU0
; tick 1:
    LD b[i] -> %r1      ; load value b[i]     on ALU0
; tick 2:
    ADD %r0, %r1 -> %r2 ; add values          on ALU0
; tick 3:
    ST c[i] <- %r2      ; store value to c[i] on ALU0

我们数四下身体。如果我们把ALU的数量增加一倍会发生什么？在这种情况下，我们不依赖于以前的计算。因此，我们可以展开循环的主体，并有以下代码：

; tick 0:
    LD a[i] -> %r0      ; load value a[i]     on ALU0
    LD b[i] -> %r1      ; load value b[i]     on ALU1
; tick 1:
    LD a[i] -> %r0      ; load value a[i]     on ALU0
    LD b[i] -> %r1      ; load value b[i]     on ALU1
; tick 2:
    ADD %r0, %r1 -> %r2 ; add values          on ALU0
    ADD %r0, %r1 -> %r2 ; add values          on ALU1
; tick 3:
    ST c[i] <- %r2      ; store value to c[i] on ALU0
    ST c[i] <- %r2      ; store value to c[i] on ALU1

我们仍然有4个滴答，但在这4个滴答中，我们计算了2个循环迭代。所以我们可以说，把ALU数量增加一倍，我们的表现就会提高一倍。

这些简单的例子只说明了指令级并行性取决于特定算法的思想，而仅将ALU加倍可能会导致性能加倍。

在更复杂的情况下，VLIW系统必须实现复杂的优化编译器，这种编译器可以进行非VLIW系统在硬件中实现的优化。在某些情况下，它在某些-更坏的情况下更有效。