یک الگوی طراحی FPU برای بهینه سازی مبادله دقت-بازده-منطقه

فرخ لقا ملائی¹

1) فارغ التحصیل کارشناسی ارشد کامپیوتر،گرایش نرم افزار،دانشگاه غیرانتفاعی هاتف زاهدان،ایران

محل انتشار : هفتمین کنفرانس بین المللی پژوهش های کاربردی در علوم و مهندسی(7carse.com)
چکیده :
سیستم‌های تعبیه ‌شده مدرن مسئول تعداد فزاینده‌ای از وظایف هستند که به طور گسترده از محاسبات ممیز شناور FPU)) استفاده می‌کنند. نیاز روزافزون کارایی، همراه با تلاش محاسباتی اضافی برای انجام محاسبات FPU، انگیزه چندین بهینه سازی ریزمعماری FPU را فراهم می کند.این مقاله یک ریزمعماری مدولار FPU را ارائه می‌کند که سیستم‌های تعبیه‌شده مدرن را هدف قرار می‌دهد و بارهای کاری ناهمگن را شامل بهترین تلاش و کاربردهای حساس به دقت در نظر می‌گیرد. این طرح با اجازه دادن به پیکربندی مستقل دقت هر عملیات FPU، در زمان طراحی، شکل شایستگی ناحیه دقت EDP را بهینه می‌کند، در حالی که محدوده دینامیکی FP برای کل FPU مشترک نگه داشته می‌شود تا ریزمعماری ساده‌تری ارائه کند. برای اطمینان از اجرای صحیح برنامه‌های حساس به دقت، یک پاس کامپایلر جدید اجازه می‌دهد تا هر عملیات FP را که پشتیبانی سخت‌افزاری با دقت پایین ارائه می‌شود، با فراخوانی تابع soft-float مربوطه جایگزین کند. این ارزیابی هفت نوع FPU را در نظر می گیرد که شامل سه طرح مختلف پیشرفته است. نتایج در چندین مورد استفاده نماینده نشان می‌دهد که پیاده‌سازی باینری 32 FPU یک بهره EDP 15 درصدی را ارائه می‌کند، در حالی که، در صورتی که FPU ترکیبی از عملیات binary32 و bfloat16 را پیاده‌سازی کند، بهره EDP 19 درصد است، کاهش در استفاده از منابع 21% و میانگین از دست دادن دقت کمتر از 2.5% است. علاوه بر این، استفاده از منابع انواع FPU ما با یکی از FPU هایی که از شتاب دهنده های سخت افزاری FP پیشرفته و بسیار تخصصی استفاده می کند، همراستا است. با شروع از ارزیابی، مجموعه ای از دستورالعمل ها برای هدایت طراحی پشتیبانی سخت افزاری FP در سیستم های تعبیه شده مدرن ترسیم می شود.
کلمات کلیدی : واحد ممیز شناور