超宽向量SIMD处理器中的高效控制机制研究

Vector SIMD architectures provide an attractive solution for the performance improvement under certain power consumption and efficient organization of abundant hardware resources, showing great development potential. However, the efficacy of vector-SIMD architectures is known to be limited with regard to scalar processing, irregular control flow handling, and thread level parallelism (TLP) exploration. The situation goes worse with the SIMD width coming into the ultra-wide range. To address this issue, a systematic analysis of the underlying reason is recommended. In this project, we will propose efficient control flow handling mechanisms, including dynamic coupling, runtime regrouping and simultaneous multiple SIMD, to address the bottleneck issues respectively. We will also integrate the proposed mechanisms to form a coordinative solution. As the ultra-wide vector-SIMD architecture starts to gain more and more attention, the study of this project will establish a solid theoretical and technical foundation for the chip-design ability of our country. It has both significant strategic importance and applicable value.

向量SIMD处理器为芯片适度功耗下的性能提升,以及海量晶体管资源的高效组织提供了创新思路，蕴藏着巨大的发展潜力。然而，向量SIMD处理器正面临着诸如串行处理，非规整控制流以及线程级并行性开发等挑战，特别是随着向量SIMD宽度逐步进入到“超宽”范畴，上述挑战已经成为亟待解决的关键问题。为此，本课题立足问题产生的本源，拟通过动态解耦机制，运行时分组机制以及同时多宽度SIMD支持等高效控制机制，对关键瓶颈进行各个击破，并将集成阶段性研究成果，设计一种可以协同解决向量SIMD处理器中关键瓶颈问题的多模控制机制。本课题的研究将有助于我国自主芯片设计在超宽向量SIMD处理器正蓬勃发展的大背景下抢占一席之地，具有重要的战略意义和应用价值。

向量SIMD技术实现了处理器在适度功耗下的性能提升,并为按照摩尔定律增长的海量硬件资源提供了有效的组织方式,向量SIMD结构通过单指令流驱动多路运算单元并行处理,在实现处理器适度功耗下性能提升的同时,也为VLSI工艺进步带来的海量硬件资源组织提供了应用在适度功耗下的性能需求,以及VLSI工艺进步带来的海量硬件资源组织问题,使得向量SIMD处理器向量SIMD技术为处理器在适度功耗下的性能提升,以及海量硬件资源的高效组织提供了创新思路，蕴藏着巨大的发展潜力。然而，向量SIMD处理器正面临着诸如串行处理，非规整控制流以及线程级并行性开发等挑战，特别是随着向量SIMD宽度逐步进入到“超宽”范畴，上述挑战已经成为亟待解决的关键问题。为此，本课题研究了超宽向量SIMD处理器中高效的指令流控制机制，着重解决中诸如串行处理，非规整控制流以及线程级并行性开发等关键瓶颈问题，并集成阶段性研究成果，设计了一种可以协同解决上述问题的多模控制机制，实现对超宽向量SIMD处理器中瓶颈问题的综合突破。本课题的研究将有助于我国自主芯片设计在超宽向量SIMD处理器正蓬勃发展的大背景下抢占一席之地，具有重要的战略意义和应用价值。