Moderne Prozessorarchitekturen: Prinzipien Und Ihre Realisierungen

ISBN-13: 9783540243908 / Niemiecki / Miękka / 2005

Matthias Menge

Opis

Das Buch behandelt die in modernen Hochleistungsprozessoren zum Einsatz kommenden Techniken. Nach einer einfuhrenden Beschreibung von Programmiermodellen werden zunachst skalare Prozessoren, die Mikroprogrammierung und die Fliebandverarbeitung diskutiert. Die in operationsparallel arbeitenden Prozessoren angewandten Prinzipien kommen zur Sprache. Dabei werden die Multimedia-Einheiten (SIMD-Einheiten), Feldrechner, Vektorrechner, Signalprozessoren, VLIW-Prozessoren und Prozessoren mit kontrollflussgesteuertem Datenfluss erortert - zum Teil auch unter Einbeziehung der bei diesen Verfahren bedeutsamen Ubersetzerbautechniken. Im Zusammenhang mit den ebenfalls behandelten superskalaren Prozessoren werden die gangigen Verfahren zur Operationsparallelisierung, zum Reordering von Befehlen, zur Datenflussspekulation und zur Kontrollflussspekulation beschrieben. Zum Abschluss beschaftigt sich das Buch mit Techniken zum Aufbau von im Hardware/Software-Codedesign arbeitenden Prozessoren. Die einzelnen Kapitel sind so aufgebaut, dass zunachst die Idee eines Prinzips sowie eine Umsetzung beschrieben wird. Anschlieend werden Schwachstellen herausgearbeitet und darauf aufbauend verbesserte Umsetzungen prasentiert. Das Buch vermittelt nicht nur die Ideen der im Prozessorbau zum Einsatz kommenden Verfahren, sondern insbesondere die fur eine Umsetzung erforderlichen Details, die vielfach bis hinab zur Registertransferschaltung fuhren. Es enthalt zahlreiche Bilder bzw. Tabellen und Beispiele.

Spis treści

Programmiermodell.- Skalare Prozessoren.- Operationsparallel arbeitende Prozessoren.- Prozessorbau im Hardware-Software-Codesign.

O autorze

Matthias Menge

studierte Elektrotechnik an der Technischen Universität Berlin. Im Anschluss daran war er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter, nach seiner Promotion als Wissenschaftlicher Assistent an der Technischen Universität Berlin im Fachgebiet Rechnerorganisation und Schaltwerksentwurf tätig. Schwerpunkt seiner wissenschaftlichen Arbeiten ist der Prozessorbau, den er seit 1990 auch in Lehrveranstaltungen an Studierende vermittelt. Darüber hinaus war er langjährig freiberuflich tätig.

Blurb

Der Autor gibt einen vollständigen Überblick über den Themenkomplex "Prozessorbau". Von den Grundlagen bis hin zu den Implementierungsdetails werden die in modernen Hochleistungsprozessoren verwendeten Prinzipien erläutert. Das Buch weist mit mehr als 100 berücksichtigten Entwicklungen aus Industrie und Forschung ein hohes Maß an Praxisnähe auf.

Im Einzelnen werden zunächst der Aufbau und die Funktionsweise skalarer Prozessoren beschrieben. Die Fließbandverarbeitung wird vorgestellt und es werden gängige Techniken zur Lösung der dabei auftretenden Konflikte präsentiert, u.a. das Bypassing, die Prädikation, die Sprungvorhersage, die Sprungzielvorhersage und die Wertvorhersage. Im Anschluss werden Prinzipien operationsparallel arbeitender Prozessoren diskutiert. Dabei kommen u.a. SIMD-Einheiten, Feldrechner, Vektorrechner, VLIW-Prozessoren, superskalare Prozessoren inklusive der Trace-Caches, superspekulative Prozessoren sowie das Multithreading zur Sprache.

Zum Abschluss behandelt der Autor Techniken zum Aufbau von im Hardware-/Software-Codesign arbeitenden Prozessoren. Nach einer Einführung zu den Interpretern, den Emulatoren und den Laufzeitübersetzern (JIT) werden vor allem die dynamische Binärübersetzung und das Code-Morphing behandelt.