DE19534637A1

DE19534637A1 - Verfahren zur verbesserten assoziativen Steuerung von Parallelprozessoren

Info

Publication number: DE19534637A1
Application number: DE1995134637
Authority: DE
Inventors: Winfried Gehrke; Klaus Gaedke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-09-19
Filing date: 1995-09-19
Publication date: 1997-03-20

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur verbesserten assoziativen Steuerung von Parallelprozessoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Prozessoren, die auf dem Prinzip der Fließbandverarbei tung basieren, führen eine Instruktion in mehreren Teil- Operationen, als Ausführungsstufen bezeichnet, aus, wobei die Anzahl der Ausführungsstufen und ihre Funktion vari ieren kann. Exemplarisch werden im folgenden die ge bräuchlichen Ausführungsstufen "Abruf", "Dekodieren", "Lesen", "Ausführen" und "Schreiben" zur Ausführung von Instruktionen angenommen. Da alle Status-Anzeigen der Prozessoren in der Ausführungsstufe "Ausführen" aktuali siert werden, benötigen die Ausführungsstufen bei Pro grammverzweigungungen drei Leerzyklen, ehe die Programm verarbeitung fortgesetzt werden kann. Dies kann bei Programmen, in denen eine Vielzahl von Programmverzwei gungungen auftreten, zu einer erhöhten Verarbeitungszeit führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur assoziativen Steuerung von Parallelprozessoren dahin gehend zu verbessern, daß die Verarbeitungszeit bei Pro grammverzweigungungen reduziert wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbe griff des Anspruchs 1 durch die im Kennzeichen dieses An spruchs angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird wenigstens die erste Ausführungsstufe für mehrere der parallel zugeführ ten Instruktionsströme parallel ausgeführt. Während oder nach der Ausführungsstufe, in der die für die Ausführung einer Programmverzweigung benötigten Teil-Operationen, z. B. die Bestimmung arithmetischer oder logischer Sta tusanzeigen, ausgeführt worden sind, kann die Programmab arbeitung früher fortgesetzt werden, da die aus zuführen den Instruktionen nach der ergebnisabhängigen Programm verzweigung bereits zur Verfügung stehen und nicht erst in Abhängigkeit des Ergebnisses abgerufen werden müssen. Die Entscheidung, welche Instruktionen ausgeführt werden, wird dadurch im Gegensatz zum Stand der Technik auf eine frühere Ausführungsstufe verlagert. Dadurch werden ein oder mehrere Leerzyklen weniger benötigt.

Nachfolgend wir die Erfindung anhand eines in der Zeich nung dargestellten Beispiels erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Beispiel für mehrstufige Instruk tionsverarbeitung nach dem Fließband prinzip und

Fig. 2 eine verbesserte mehrstufige Instruk tionsverarbeitung bei assoziativer Steuerung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils eine fünfstufige Instruktionsverarbeitung nach dem Fließbandprinzip, die in um jeweils einen Takt zeitlich versetzte Spuren darge stellt sind. Die fünfstufige Instruktionsverarbeitung um faßt bei diesem Beispiel die Teil-Operationen "Abruf" (Fetch), "Dekodieren" (Decode), "Lesen" (Read), "Ausfüh ren" (Execute) und "Schreiben" (Write). Fig. 1 zeigt die mehrstufige Instruktionsausführung eines Standard-Pro zessors. Wenn in der ersten Spur die Teil-Operation "Ausführen" durchgeführt wird und die Statusanzeigen des Prozessors gesetzt werden, kann bei einer Programm verzweigung die Programmabarbeitung erst nach drei Leer zyklen mit dem Befehl "Abruf" fortgesetzt werden.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel für eine erfindungsgemäß ver besserte mehrstufige Instruktionsverarbeitung bei einem assoziativ gesteuertem Prozessor. Hier werden in den Aus führungsstufen "Abruf" (Fetch) und "Dekodieren" (Decode) die bei einer Programmverzweigung möglichen Instruktionen parallel verarbeitet. Wenn in der ersten Spur die Teil- Operation "Ausführen" durchgeführt wird und die Statusan zeigen des Prozessors gesetzt werden, kann bei einer Pro grammverzweigung die Programmabarbeitung bereits nach ei nem Leerzyklus mit der Teil-Operation "Lesen" fortgesetzt werden. Dies ist dadurch möglich, daß die Instruktionen bereits vorhanden sind und nicht erst abgerufen und deko diert werden müssen. Gegenüber Fig. 1 werden somit zwei Leerzyklen eingespart, wodurch bei datenabhängigen Pro grammverzweigungen eine erhebliche Reduktion der Rechen zeit erzielt wird.

Claims

1. Verfahren zur assoziativen Steuerung von Parallel prozessoren mittels einer Steuerung, welche n-parallelen Datenpfaden m-parallele Instruktionsströme zuführt, wel che die in den Datenpfaden mehrstufig ausgeführten Opera tionen steuern, wobei die Entscheidung über die auszufüh renden Instruktionen in den Datenpfaden getroffen wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die erste Ausfüh rungsstufe für mehrere der zugeführten Instruktionen pa rallel ausgeführt wird und die Entscheidung, ob eine der parallel zugeführten Instruktionen vollständig ausgeführt wird, innerhalb der parallel ausgeführten Ausführungsstu fen oder in der sich der letzten parallel ausgeführten Ausführungsstufe anschließende Ausführungsstufe getroffen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Ausführungsstufen vor der Ausführungsstufe, die das Auslesen der Operanden für die auszuführende Opera tion bewirkt, parallel ausgeführt werden und die Ent scheidung über die auszuführenden Instruktionen in den Datenpfaden in der Ausführungsstufe, die das Auslesen der Operanden bewirkt, oder der sich dieser Ausführungsstufe anschließenden Ausführungsstufe getroffen wird.