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1、第29卷第3期计算机学报Vol.29No.32006年3月CHINESEJOURNALOFCOMPUTERSMar.2006MOSI:一种基于超长指令字处理器的同时多线程微体系结构万江华陈书明(国防科学技术大学计算机学院长沙410073)摘要描述了一种基于超长指令字处理器的同时多线程微体系结构———MOSI(MultiOpSplittingIssue,多操作①分离发射).MOSI动态地发射同一多操作内的指令,并通过写回缓冲保证计算结果的写回顺序与编译器的视图一致,从而以较小的代价解决了SMT技术中的关键问题.文中详细描述
2、了写回缓冲的结构及算法,给出了多个线程的硬件模型,最后对硬件支持线程的个数及Cache的组织结构进行了讨论.实验结果表明,基于MOSI结构的双线程处理器能够将吞吐率提高40%.关键词同时多线程;超长指令字;多操作;指令发射;写回缓冲中图法分类号TP363MOSI:ASMTMicroarchitectureBasedonVLIWProcessorsWANJiang2HuaCHENShu2Ming(SchoolofComputerScience,NationalUniversityofDefenseTechnology,Ch
3、angsha410073)AbstractSimultaneousMulti2Threading(SMT)techniquehasbecomethehotspotinarchitec2tureresearchbecauseitcaneffectivelyimproveprocessors’throughputwithrelativesmallercost.Ontheotherhand,VeryLongInstructionWord(VLIW)ispopularinhighperformanceproces2sordesi
4、gncurrently.Obviously,applyingSMTtechniquetoVLIWprocessorsisprofitable,buttheremarkablecharacteristicsoftheseprocessors,suchaslackofhardwaredynamicschedulemechanism,makeitdifficulttoimplement.ThispaperpresentsaSMTmicroarchitecturebasedonVLIWprocessors,namedMOSI(M
5、ultiOpSplittingIssue).MOSIdynamicallyissuesinstruc2tionsinthesameMultiOp,andintroduceswrite2backbufferthatwritesresultsintoregistersac2cordingtothesupposedorderofcompiler,soittacklesthecrucialprobleminSMTtechniquewithminimalcost.Thispaperdescribesthewrite2backbuf
6、fer’sdetailstructureandrun2timeal2gorithm,andthenshowsthehardwaremodelsofsinglethreadandoverallprocessor.Intheend,theorganizationofCachesandthepreferablethreadcount(hardwaresupported)arediscussed.TheexperimentalresultshowsthatthedualthreadprocessorbasedonMOSImicr
7、oarchitectureimprovesthetotalthroughputby40%.Keywordssimultaneousmulti2threading;VLIW;MultiOp;instructionissue;write2backbuffer单一指令流中开发指令级并行性(ILP)已经变得1引言越来越困难.指令发射窗口、寄存器文件等部件的设计复杂度随着规模的增大而呈指数增长,而它们随着微处理器体系结构技术的不断发展,从带来的实际效果并不明显,因此SMT和CMP(Chip收稿日期:2004211201;修改稿收到
8、日期:2005211220.本课题得到国家自然科学基金(60473079)资助.万江华,男,1977年生,博士研究生,主要研究方向为微处理器体系结构.E2mail:mail2wjh@sohu.com.陈书明,男,1961年生,教授,博士生导师,主要研究领域为微处理器与DSP、计算机体系结构、微电子设计.①多操作:处理
