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Thursday, January 13, 2011. 向量指令集的一个最大的优点是它能够允许软件传递大量的并行任务给硬件，而只需要一条很短的指令即可。一条向量指令可以包括数十上百个独立的操作，但是仍然和通常的标量指令一样译码为相同的长度。向量指令的并行语义使得执行这些元素操作有两种方法。第一是使用深度流水化的功能单元，就像我们研究的. 一样；或者通过一组并行的功能单元，或者是并行单元和流水化单元的组合。图. 流水线，可以在每个周期完成一次加法。（. 个加法才做。一个向量加法操作涉及到的那些元素被分散分布在四条流水线上。一起通过这些流水线的那组元素被称为元素组（. 65289;的高度并行的向量单元的设计。就像一个高速公路一样，我们可以通过增加更多的. 个向量功能单元，一个浮点加法单元，一个浮点乘法单元，以及一个. 是一种很通用的提升向量性能的技术，因为它只需要很小的控制复杂度上的靠小，并且不需要改动现有的代码。有一些向量超级计算机以. 个执行周期，然后一个周期写回寄存器文件。同一个向量指令中的元素可以连续在流水线中执行，但是这个机器在两个向量指令之间插入了. 64/(64 4) = 94.1%.

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Thursday, January 13, 2011. 向量指令集的一个最大的优点是它能够允许软件传递大量的并行任务给硬件，而只需要一条很短的指令即可。一条向量指令可以包括数十上百个独立的操作，但是仍然和通常的标量指令一样译码为相同的长度。向量指令的并行语义使得执行这些元素操作有两种方法。第一是使用深度流水化的功能单元，就像我们研究的. 一样；或者通过一组并行的功能单元，或者是并行单元和流水化单元的组合。图. 流水线，可以在每个周期完成一次加法。（. 个加法才做。一个向量加法操作涉及到的那些元素被分散分布在四条流水线上。一起通过这些流水线的那组元素被称为元素组（. 65289;的高度并行的向量单元的设计。就像一个高速公路一样，我们可以通过增加更多的. 个向量功能单元，一个浮点加法单元，一个浮点乘法单元，以及一个. 是一种很通用的提升向量性能的技术，因为它只需要很小的控制复杂度上的靠小，并且不需要改动现有的代码。有一些向量超级计算机以. 个执行周期，然后一个周期写回寄存器文件。同一个向量指令中的元素可以连续在流水线中执行，但是这个机器在两个向量指令之间插入了. 64/(64 4) = 94.1%.

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1 yuhao's blog

2 pages

3 向量处理器（9）

4 多道向量处理器

5 vmips

6 展示了如何通过使用并行流水线执行向量

7 指令来提升向量性能

8 使用多个功能单元来改进

9 向量指令

10 65289;中的机器有四个加法流水线，并且在每个周期可以完成

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yuhao's blog,pages,向量处理器（9）,多道向量处理器,vmips,展示了如何通过使用并行流水线执行向量,指令来提升向量性能,使用多个功能单元来改进,向量指令,65289;中的机器有四个加法流水线，并且在每个周期可以完成,element group,指令集设计的特点是所有的向量指令只允许一个向量寄存器的,个元素和另一个向量寄存器的,个元素参与运算这极大地简化了可被组织成多个并行道（,lane,来提升一个向量单元的峰值吞吐率，如图,一个包含有,个道的向量单元的结构,之间，每个,标量指令（

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Yuhao's Blog: 向量处理器（6）

http://yuhaozhu.blogspot.com/2011/01/6.html

Thursday, January 6, 2011. 本节的第二个要解决的问题是，一个向量中相邻的元素在内存中的位置不一定是顺序的。考虑以下直观的矩阵相乘的代码：. 10 i = 1, 100. 10 j = 1, 100. A(i, j) = 0.0. 10 k = 1, 100. 10 A(i, j) = A(i, j) B(i, k) * C(k, j). 中相邻元素是如何被寻址的。当在内存中为一个数组开辟空间时，它是线性化的，并且必须以或者. 为准排布数据。这样的线性化意味着一行或者一列的元素在内存中是不相邻的。比如，如果上述循环代码是用. 65288;每个元素的字节大小）倍于行长度的距离，总共是. 65289;。在这个例子中，用. 小节），能够访问不连续的数据的能力仍然是向量处理器在这类问题上的优势。 12290;这个值必须动态求得，因为矩阵的大小有可能在编译时并不知道，或者. 可能在执行时因为对同一条语句的多次执行而变化。向量跨度，就和向量的起始地址一样，可以被放入一个通用寄存器中。然后可以使用. Load vector with stride. 12 64 = 76.

2

Yuhao's Blog: 向量处理器（7）

http://yuhaozhu.blogspot.com/2011/01/7.html

Thursday, January 6, 2011. 在这一节里我们会展示五种改善向量处理器性能的技术。第一种技术，称之为链接（. 65289;，能够让一系列相互依赖的向量操作运行得更快。它起源于. 65292;但是现在大多数的向量处理器都支持这种技术。接下来两种技术通过引入新的向量指令类型来处理条件执行（. 65289;和稀疏矩阵从而扩展可以被向量化的循环类型。第四种技术通过以增加道（. 65289;的方式增加更多的并行执行单元来提升向量处理器的峰值性能。第五种技术通过流水化以及重叠指令的启动来降低启动开销。 MULVD V1, V2, V3. ADDVD V4, V1, V5. 中，因为他们是互相依赖的。另一方面，如果我们把向量寄存器，在本例中即. 65292;不看成一个单个个体，而是看成一组寄存器，那么所谓前推（. 确实是以类似前推的方式工作的，但是这限制了链中源指令和目的指令的时序。近来的实现采用了灵活链接（. 65289;的方法，允许一个向量指令和任何别的活跃的向量指令链接，只要没有结构. 100 i = 1, 64. A(i)ne. 0) then. A(i) = A(i) - B(i).

3

Yuhao's Blog: 向量处理器（8）

http://yuhaozhu.blogspot.com/2011/01/8.html

Saturday, January 8, 2011. 存在一些能够使得基于稀疏矩阵的程序在向量模式下运行的技术。在一个稀疏矩阵中，向量的元素通常是以紧凑的形式储存，并且以间接的方式被访问。我们会看到以下一个简化了的稀疏矩阵的代码：. 100 A(K(i) = A(K(i) C(M(i). 65289;另外一个常见的稀疏矩阵的表示形式是用一个位向量来表示哪些位是非零元素以及一个稠密向量包含所有的非零元素。通常这两种表示形式会同时在一个程序里出现。在很多代码里都能看到稀疏矩阵的影子，并且根据不同的数据结构有很多中实现方法。操作。这类操作的目标是支持在稠密表示（即没有非零元素）和正常表示（即包括非零元素）之间进行数据迁移。操作根据一个索引向量，通过把索引向量给出的偏移值加到基地址上来取出向量的元素。其输出是在一个在向量寄存器里的稀疏向量。在这些元素以稠密的形式被处理之后，稀疏向量要以扩展的形式通过. 65289;指令来实现这两个操作。比如，假定. LV Vk, Rk ;load K. LVI Va, (Ra Vk) ;load A(K(I). LV Vm, Rm ;load M. 4n 4fn c2 [2].

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Yuhao's Blog: December 2010

http://yuhaozhu.blogspot.com/2010_12_01_archive.html

Sunday, December 19, 2010. 12290;我不知道这两者是否有关联，但是这让我不得不认识到一个有趣的现象，也即在谈刘晓波其人其事的问题上，或许以前还有可以讨论的空间，但是自从他获得了今年的诺奖和平奖之后，似乎已然完全没有了回旋的余地。不管出于何种原因，或者是不读历史不知刘当初如何上中央电视台作证天安门屠杀没有死一个人，或者是不问时事不知刘晓波如何对高智晟这样的维权律师. 65292;总之众人都是一片掌声。当然也有不少明白真相或者似乎明白真相的群众。比如有人说刘晓波是把天安门清场理解成仅仅是纪念碑一带的活动，刘晓波是真的没有看到在外围的屠杀。但是据吴仁华老师的《天安门血腥清场内幕》一书记载，即便是纪念碑一带，也是有人死亡的。即便刘晓波再没有看见，在当时如此恐怖如此疯狂的情形下，他如何就能做出肯定断言，声称天安门没有死人？又有人在推特上和我说，“僅僅因為早期言論就否定一切&#65...虽然我越来越认为这也是一个价值判断。当然有人会辩解说这是晓波的非暴力抵抗的原则。那么我且抛开刘晓波式的所谓非暴力抵抗不谈，我们来看看刘晓波到底对高智晟和杨佳事件...的向量运算兼容。大多数...

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Yuhao's Blog: 向量处理器（5）

http://yuhaozhu.blogspot.com/2011/01/5.html

Tuesday, January 4, 2011. 的话我们怎么办？我们怎么处理在内存中不相邻的向量元素？让我们首先来考虑一下向量长度的问题。类的处理器有一个天然向量长度值，其取决于每个向量寄存器可容纳的元素个数。这个长度，对于. 65292;不太可能正好等于实际程序中的真实向量长度。另外，实际程序中的向量长度通常知道编译时才会知道。实际上，一段简单的代码都可能需要不同的向量长度。比如，考虑以下代码:. 10 Y(i) = a * X(i) Y(i). 小。实际情况中，编译器通常只会生成一个参数化的循环来动态地处理长度的变化以包含上述两种情况。下面给出了. 语言（大多数科学计算程序的主要语言）写成，. VL = (n mod MVL) /*find the odd-size piece*/. 1 j = 0, (n / MVL) /*outer loop*/. 10 i = low, low VL - 1 /*runs for length VL*/. Y(i) = a * X(i) Y(i) /*main operation*/. Load vector count and update.

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Yuhao Zhu

I am a fan of snooker, English football, tennis, archaeology, philosophy, and law. As much as I enjoy sports and humanities, my passion is computer architecture and runtime systems research. It has been intriguing to me to bridge hardware and software techniques to improve the performance, efficiency, and usability of emerging applications that will advance the quality of human life. Enriching existing programming languages, designing a smart Web browser runtime. Advisor: Prof. Vijay Janapa Reddi.

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