5)Обнаружение и устранение зависимостей компилятором. Планирование кода и анализ циклов для выявления параллелизма.

Нахождение зависимостей по данным в программе является важной частью трех задач: хорошее планирование программного кода, определение циклов, которые могут содержать параллелизм, и устранение зависимостей по именам. Сложность анализа зависимостей связана с наличием массивов. Поскольку обращения к скалярным переменным осуществляется явно по имени, они обычно могут анализироваться достаточно просто.

При анализе необходимо найти все зависимости и определить, имеется ли цикл в этих зависимостях, поскольку это то, что не позволяет нам выполнять цикл параллельно.

Обычно анализ зависимостей по данным дает информацию только о том, что одно обращение может зависеть от другого. Для определения того, что два обращения должны выполняться точно по одному и тому же адресу, требуется более сложный анализ.

Если цикл имеет зависимости между итерациями, которые не являются циклическими, можно сначала преобразовать цикл для устранения этих зависимостей, а затем развернуть цикл для выявления большей степени параллелизма.

Во многих параллельных циклах степень параллелизма ограничена только количеством разворотов цикла, которое в свою очередь ограничивается только количеством итераций цикла. На практике, чтобы получить выигрыш от этой большей степени параллелизма, потребуется много функциональных устройств и огромное количество регистров. Отсутствие зависимости между итерациями цикла просто сообщает нам, что нам доступна большая степень параллелизма.Чем больше расстояние, тем больше степень потенциального параллелизма, которую можно получить при помощи разворачивания цикла.

4)Особенности компилятора для машин с длинным командным словом.

Обнаружение конфликтов не является задачей оптимизации, это скорее функция контроля корректности выполнения операций. Компилятор должен быть способен определять, что конфликты невозможны или, в противном случае, допускать, что может возникнуть наихудшая ситуация. Если компилятор не может определить, что конфликт не произойдет, операции не могут планироваться для параллельного выполнения, а это ведет к снижению производительности.

Компилятор с трассировочным планированием определяет участок программы без обратных дуг (переходов назад), которая становится кандидатом для составления расписания. Если дана программа, содержащая только переходы вперед, компилятор делает эвристическое предсказание выбора условных ветвей. Путь, имеющий наибольшую вероятность выполнения (его называют трассой), используется для оптимизации, проводимой с учетом зависимостей по данным между командами и ограничений аппаратных ресурсов. Во время планирования генерируется длинное командное слово. Все операции длинного командного слова выдаются одновременно и выполняются параллельно.

Такой компилятор упаковывает группы независимых операций в очень длинные слова инструкций таким способом, чтобы обеспечить быстрый запуск и более эффективное их исполнение функциональными модулями. Компилятор сначала обнаруживает все зависимости между данными, а затем определяет, как их развязать. Чаще всего это делается путем переупорядочивания всей программы — разные ее блоки перемещаются с одного места в другое.

Для обеспечения большего параллелизма VLIW-компьютеры должны наблюдать за операциями из разных базовых блоков, чтобы поместить эти операции в одну и ту же длинную инструкцию. Это обеспечивается путем прокладки «маршрута» по всей программе (трассировка). Трассировка — наиболее оптимальный для некоторого набора исходных данных маршрут по программе, т.е. маршрут, который «проходит» по участкам, пригодным для параллельного выполнения. После этого остается упаковать их в длинные инструкции и передать на выполнение.

Компилятор использует информацию, собранную им путем профилирования программы. Он прогнозирует наиболее подходящий маршрут и планирует прохождение, рассматривая его как один большой базовый блок, затем повторяет этот процесс для всех других возникших после этого программных веток, и так до самого конца программы.

Цена, которую приходится платить за увеличение быстродействия VLIW-процессора, намного меньше стоимости компиляции — именно поэтому основные расходы приходятся на сами компиляторы.

Недостатки

VLIW-компилятор должен в деталях «знать» внутренние особенности архитектуры процессора, опускаясь до устройства самих функциональных блоков. Как следствие, при выпуске новой версии VLIW-процессора с большим количеством обрабатывающих модулей все старое программное обеспечение может потребовать полной перекомпиляции.

Другая трудность — это по своей сути статическая природа оптимизации, которую обеспечивает VLIW-компилятор. Трудно предугадать как, например, поведет себя программа, когда столкнется во время компиляции с непредусмотренными динамическими ситуациями, такими как ожидание ввода/вывода.