دانلود مقاله ترجمه شده پشتیبانی دستورالعمل خاص صرفه جویی انرژی در یک پردازنده جاسازی شده با ISAی تجمیعی

استفاده از دستورالعملهای ویژه برای اجرای الگوهای عملیاتی پیچیده یک روش رایج در طراحی خاص پردازنده کاربرد به منظور بهبود عملکرد و کارایی آن است. به هر حال، در یک پردازنده عام جاسازی شده با معماری مجموعه دستورالعملهای بهم پیوسته ( ISA) اینگونه دستورالعملها ممکن است منجر به سربار بزرگی مانند مقابل شوند که i) بیت های بیشتری مورد نیاز هستند تا دستورالعمل ها عملیات های بیشتری را رمز گذاری کند که موجب ظاهر شدن در دستورالعملهای گسترده تر می شود و ii) پورت های فایل رجیستر  و ثبت (RF) بیشتری مورد نیاز هستند تا عملیات های بیشتری را برای واحد های تابع فراهم کنند. سربار این چنینی ممکن است مصرف انرزی را به صورت قابل توجهی افزایش دهد.

در این مقاله ما به ارائه پشتیبانی از الگوهای عملگر جفت انعطاف پذیر در یک پردازنده با یک RISC-like ISAی 64 بیتی بهم پیوسته با استفاده از i) یک کدگشا که تا حدودی قابل پیکربندی مجدد می باشد که محلی بودن الگوها را برای کاهش نیاز به فضای عملیات مورد بهره قرار می دهیم. ii) یک شبکه مسیر جانبی کنترل شده نرم افزاری برای کاهش نیاز به عملیات کد گذاری و پورت های RF می پردازیم. همچنین ما یک طراحی بخش مدیریت کامپایلر آگاه از انرزی را برای معماری پیشنهاد شده که انتخاب الگو را اجرا می کند و زمانبندی آگاه از گذرگاه را هم دارد برای تولید کدهای کارای انرژی معرفی می کنیم.

اگرچه طراحی ارائه شده محدودیت های اضافه ای را به الگوهای عملی اعمال می کند نتایج آزمایشگاهی نشان می هد که تعداد دستورالعمل دینامیک میانگین بیش از 25 درصد کاهش داشته که تنها حدود 2 درصد کمتر از معماری بدون این محدودیت هاست. به دلیل سربار کمتر انرژی کل معماری ارائه شده توسز یک میانگین از 15.8 درصد در مقایسه با RISC پایه کاهش داشته است در حالی که بدون داشتن این محدودیت ها به بهبود انرژی در اکثر حالات نمی رسد.

1-مقدمه

سیستم های جاسازی شده به صورت خاص آنهایی که دستگاه های تلفن همراه هستند مانند تلفن های هوشمند در زندگی روزمره بیش از پیش مهم شده اند. پیشرفت سریع در پردازش های جاسازی شده این گونه دستگاه ها را فعال کرده که برنامه های کاربردی با کارای  بالا را مانند ارتباطات بی سیم و کد های ویدئویی با کیفیت بالا را اجرا کنند. به هر حال صرفه جویی در انرژی در طراحی سیستم های جاسازی شده با کارایی بالا در تنگنا قرار گرفته است که بالاخص برای آن دسته از وسایلی که منابع محدود انرژی مانند باتری دارند. به علاوه اتلاف بالای انرژی طراحی حرارتی چیپ را بیسار سخت تر می کند.

بسیاری از برنامه های کاربردی شامل الگوهای عملیاتی اجرا شده متفاوتی در گراف های جریان داده (DFGها) هستند مانند آنهایی که در شکل یک نشان داده شده اند.

در این کار دستورالعملهای خاصی مانند دستورالعملهایی که اینگونه الگو ها را اجرا می کنند تعریف شده اند. زمانی که به طر احتمالی مورد استفاده قرار گرفته اند دستورالعمل های ویژه قادرند که به صورت باور نکردنی تعداد دستورالعملها و ارتباطات را در گراف داده کاهش دهند که تاثیر زیادی هم روی کارایی و مصرف انرژی دارند. در طراحی پردازنده های مجموعه دستورالعمل خاص کاربردها (ASIP) رایج است که مجموعه های دستورالعملی را ترکیب کرد که به پشتیبانی اینگونه الگوها در کاربردهای هدف برای رسیدن به کارایی بهتر و صرفه جویی در انرژی می پردازد[15,18,23]. در این مقاله ما به رفع مشکل پشتبانی دستورالعمل خاص قابل انعطاف در یک پردازنده عمومی جاسازی شده با یک معماری مجوعه دستورالعمل بهم پیوسته (ISA) می پردازیم...