【摘要】：針對粗粒度單元陣列流水映射問題,設(shè)計了三種行流水結(jié)構(gòu)陣列,并分析了其執(zhí)行步驟,提出了一種基于行流水陣列通用的流水映射算法.該算法綜合考慮混合多層迭代啟動間距、塊間流水通信成本、塊配置成本等多個因素,一組測試基準(zhǔn)程序?qū)嶒灲Y(jié)果表明了文中算法的合理性,與多目標(biāo)優(yōu)化映射算法相比,該算法消耗總時延平均節(jié)省了4.0%(可重構(gòu)單元陣列RCA_(4×4))和4.3%(可重構(gòu)單元陣列RCA_(8×8));與滿射映射相比,該算法消耗總時延平均節(jié)省了52.1%(RCA_(4×4))和56.2%(RCA_(8×8)).
【圖文】：

考慮不足．本文研究的兩個條件：①面向行流水ＲＣＡ，，提出將一條完整指令拆分６個流水段．乘法運(yùn)算設(shè)為２時鐘周期（ｃｙｃｌｅ），其他算術(shù)邏輯運(yùn)算時延設(shè)為１ｃｙｃｌｅ，另外５個流水段執(zhí)行時間均為１ｃｙｃｌｅ．②一塊ＲＣＡ塊內(nèi)和塊間數(shù)據(jù)傳輸和執(zhí)行按行流水進(jìn)行，配置成本包括ＲＣＡ全局互連控制、重復(fù)單元（ｒｅｃｏｎｆｉ－ｇｕｒａｂｌｅｃｅｌｌ，ＲＣ）邏輯算術(shù)運(yùn)算和路由控制等．２映射流水架構(gòu)和ＲＣＡ流水執(zhí)行分析２．１映射流水架構(gòu)圖１給出了行并行ＮＣＧＲＣＡ、ＲＣＧＲＣＡ、ＢＣＧＲＣＡ流水架構(gòu)．傳統(tǒng)經(jīng)典的ＣＧＲＡ架構(gòu)主要有有Ｍｏｒｐｈｏｓｙｓ［８］、ＲＥＭＡＲＣ［９］（ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅｍｕｌｔｉｍｅｄｉａａｒｒａｙｃｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＬＥＡＰ［１０］（ｌｏｏｐｅｎｇｉｎｅｏｎａｒｒａｙｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ）．相比現(xiàn)有架構(gòu)，ＮＣＧＲＣＡ、ＢＣＧＲＣＡ、ＲＣＧＲＣＡ三種結(jié)構(gòu)具有的特點是：①ＲＣＡ塊內(nèi)和塊間映射成功節(jié)點可按行流水執(zhí)行和配置；②上下行的可重構(gòu)單元點點互連流水傳遞數(shù)據(jù)消除了ＲＣＡ塊內(nèi)運(yùn)算節(jié)點跨層數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕ミB時延；③三種流水架構(gòu)可以實現(xiàn)ＲＣＡ塊間流水．圖１中，Ｒｏｕｔｅｒ表示路由器．ａＮＣＧＲＣＡｂＲＣＧＲＣＡｃＢＣＧＲＣＡ圖１三種ＲＣＡ流水線結(jié)構(gòu)Ｆｉｇ．１ＴｈｒｅｅＲＣＡｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ２．２ＲＣＡ流水執(zhí)行分析定義１ＲＣＡ重復(fù)使用數(shù)Ｍ：一個循環(huán)ＤＦＧ可以表示為Ｇ＝（Ｖ，Ｅ，Ｗ，Ｄ

第８期陳乃金，等：行并行可重構(gòu)單元陣列流水映射性能評估其值由具體可重構(gòu)計算體系結(jié)構(gòu)決定，本文設(shè)定評估系數(shù)的值為α＝β＝γ＝１．圖２一塊ＲＣＡ流水執(zhí)行流程Ｆｉｇ．２ＡＲＣＡｐｉｐｅｌｉｎｅｅｘｅｃｕｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ定義６ＲＣＡ混合多層迭代啟動間距（ｍｕｌｔｉ－ｌｅｖｅｌｉｔｅｒａｔｉｏｎｉｎｉｔｉａｔｉｏｎｉｎｔｅｒｖａｌ，ＭＩＩＩ）：傳統(tǒng)的循環(huán)流水線啟動間距是指相鄰兩個循環(huán)體的啟動時間間隔，本文將其推廣到計算任務(wù)節(jié)點啟動時間間隔，有依賴的運(yùn)算任務(wù)節(jié)點ＤＦＧ被劃分映射到ＲＣＡ后，由于ＲＣＡ的互連方式、面積等多個約束，會導(dǎo)致ＲＣＡ塊間或塊內(nèi)有的運(yùn)算節(jié)點進(jìn)行有依賴流水運(yùn)行，有的運(yùn)算節(jié)點進(jìn)行無依賴流水運(yùn)行，ＲＣＡ按段流水執(zhí)行，每個節(jié)點的啟動間距為一個固定值，將其稱為ＲＣＡ混合多層迭代啟動間距ＭＩＩＩ．ＭＩＩＩ按映射到ＲＣＡ塊內(nèi)后，運(yùn)算節(jié)點有無依賴可分為圖３ａ～３ｃ三種情形．無依賴流水ＭＩＩＩ＝０；６段ＲＣＡ流水相鄰行點之間存在依賴或混合依賴，下一行節(jié)點取數(shù)據(jù)段必須在上一行相關(guān)節(jié)點寫回段后執(zhí)行，故ＭＩＩＩ＝３，ＲＣＡ按行流水執(zhí)行三種情況如圖３ｄ～３ｆ所示．由圖３可以得出流水段數(shù)為ｍ（本文ｍ＝６），每段流水線時間Δｔ（本文Δｔ＝１ｃｙｃｌｅ），可以得出運(yùn)算節(jié)點執(zhí)行時間相等時，運(yùn)算節(jié)點無依賴Ｓｐｉｐｅｌｉｎｅ＝（ｍ－１）Δｔ，運(yùn)算節(jié)點有或混合依賴時Ｓｐｉｐｅｌｉｎｅ＝２ｍΔｔ－２Δｔ．將其推廣，得到定理１：定理１一塊行可流水執(zhí)行ＲＣＡｋ×ｂ，有ｍ段，ｎ個計算任務(wù)
【作者單位】： 天津大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院;安徽工程大學(xué)計算機(jī)與信息學(xué)院;同濟(jì)大學(xué)軟件學(xué)院;上海電力學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院;
【基金】：國家“八六三”高技術(shù)研究發(fā)展計劃(2013AA013204) 國家自然科學(xué)基金(61432017,61572036) 安徽省自然科學(xué)基金(1408085MF124) 安徽省高校自然科學(xué)研究基金重點項目(KJ2015A003,KJ2013A001) 安徽省高校優(yōu)秀中青年骨干人才國內(nèi)外訪學(xué)研修重點項目(gxfxZD2016102)
【分類號】：TP301.6


本文編號：2547218