Array control for high-performance SIMD systems

Martin C. Herbordt; Jade Cravy; Honghai Zhang

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Array control for high-performance SIMD systems

机译：高性能SIMD系统的阵列控制

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Although arrays of SIMD processing elements can be built with very high operating frequencies, problems exist in keeping the array busy. The inherent mismatch between host and array makes it difficult to maintain high array utilization: either the rate of instruction issue is very low or PE data locality is compromised, having the same effect. Our solution is based on an array control unit (ACU) design that expands macroinstructions in two stages, first by data tile and then into microinstructions. The expansion itself solves the issue problem; decoupling the expansion modalities maintains data locality. Several issues involving host/ACU interaction need to be resolved to effect this solution. We present experimental results showing that our approach delivers substantial improvement in memory hierarchy performance: a cache of only one-fourth the size is sufficient to achieve the same performance as previous approaches. We also describe our implementations which demonstrate that achieving gigaherz operating frequencies with current technologies is plausible.

机译：尽管可以以很高的工作频率构建SIMD处理元件的阵列，但是在使阵列繁忙时仍然存在问题。主机和阵列之间固有的不匹配使得难以维持较高的阵列利用率：指令发出率非常低，或者PE数据局部性受到影响，具有相同的效果。我们的解决方案基于阵列控制单元（ACU）设计，该设计将宏指令扩展为两个阶段，首先是通过数据切片再将其扩展为微指令。扩展本身解决了问题。解耦扩展模式可保持数据局部性。要解决此问题，需要解决涉及主机/ ACU交互的几个问题。我们提供的实验结果表明，我们的方法大大提高了内存层次结构的性能：只有四分之一大小的缓存足以实现与以前的方法相同的性能。我们还描述了我们的实现方式，这些实现方式证明了用当前技术实现千兆赫兹工作频率是合理的。

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来源
《Journal of Parallel and Distributed Computing》 |2004年第3期|p.400-413|共14页
作者
Martin C. Herbordt; Jade Cravy; Honghai Zhang;
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作者单位

Department of Electrical and Computer Engineering, 336 Photonics Center, 8 Saint Mary's Street, Boston University, Boston, MA 02215, USA;

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原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类自动化技术及设备;
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