VLIW

A very long instruction word (nagyon hosszú utasításszó) kifejezés, röviden VLIW, egy olyan számítógép- és processzortervezési filozófia elnevezése, amely az utasításszintű párhuzamosságot (instruction-level parallelism, ILP) igyekszik kihasználni a számítási teljesítmény növelése érdekében. A VLIW felépítésű processzor lehetővé teszi a programok számára, hogy explicit módon meghatározzák a párhuzamosan végrehajtandó utasításokat, míg a hagyományos központi feldolgozóegységek többnyire szekvenciálisan végrehajtandó utasításokkal megadott programokat hajtanak végre.

Egy olyan processzor, amely egymás után hajtja végre a feladatokat (nem futószalag szerint), energiát pazarol és lassan működik. A teljesítményt növelni lehet különböző allépések egyidejű végrehajtásával (ez a futószalag), vagy több utasítás egyidejű végrehajtásával, mint ahogy ez a szuperskalár gépeknél történik. További gyorsulást lehet még elérni úgy, hogy az utasításokat nem a programkódban szereplő sorrendben futtatjuk le, hanem eltérő sorrendben. Ezt nevezik soron kívüli végrehajtásnak.

Előnyök és hátrányok

Elméletileg a VLIW megközelítésnek jelentősen egyszerűsítenie kellene a processzor mikroarchitektúráját, a számítási eszközök elosztásának feladatát a fordítóprogramra hárítva. Mivel nincsenek nagy és összetett csomópontok, várható, hogy ez csökkenti a mikroarchitektúra összetettségét és növeli az energiahatékonyságot. A gyakorlatban azonban ez nem mindig valósul meg. A hosszú utasítások következménye, hogy sok architekturális regiszterre van szükség, mivel nagyszámú közbenső számítási eredményt kell tárolni, és ennek eredményeként a magok összetettek lesznek, annak ellenére, hogy az elvvel éppen ezt akarták kerülni.

Ugyanakkor a VLIW kódja alacsony sűrűségű. A tétlen eszközökhöz tartozó nagyszámú üres utasítás miatt a VLIW processzorokhoz készült programok sokkal hosszabbak lehetnek, mint a hasonló programok a hagyományos architektúrákon.

A VLIW architektúra egy programozó számára meglehetősen egzotikusnak és szokatlannak tűnik. A komplex belső kódfüggőségek miatt a VLIW architektúrák gépi kód szintű manuális programozása rendkívül nehézkes, így a fordítóprogram optimalizálására kell hagyatkozni.

VLIW implementációk

Mikroprocesszorok, digitális jelprocesszorok

• Intel i860, az első egycsipes VLIW megvalósítás, 1989
• SHARC DSP, 1994-től
• Texas Instruments TMS320, C6000 sorozatú DSP-k, 1997
• ST200 processzorcsalád, a HP és STMicroelectronics közös tervezése, 2000-től
• Transmeta Crusoe, Transmeta Efficeon, 2000, 2004
• IA-64 architektúra, Intel Itanium, 2001–2020
• Elbrusz 2000 és az Elbrusz család többi tagja, 2005 ~ 2007

Források

• Fisher, Joseph A. (1983). „Very Long Instruction Word architectures and the ELI-512”. International Symposium on Computer Architecture: 140–150, New York, NY, USA: Association for Computing Machinery (ACM). doi:10.1145/800046.801649.  – az architektúrát bevezető publikáció
• Karcev, Mihail (1970). „Вопросы построения многопроцессорных вычислительных систем” (orosz nyelven). Radioelectronic Matters, Electronic Computing Technics (5–6), 3–19. o. , Többprocesszoros számítástechnikai rendszerek felépítésének kérdései – egy korábbi szovjet publikáció
• Joseph A. Fisher – Paolo Faraboschi – Cliff Young: Embedded computing: a VLIW approach to architecture, compilers, and tools. (angolul) (hely nélkül): Morgan Kaufmann. 2005. ISBN 978-1-55860-766-8 Hozzáférés: 2025. június 24.  
• Sima Dezső, Fountain Terence, Kacsuk Péter, Cserny László (fordító). 6. Hosszú utasításszavú architektúrák, Korszerű számítógép-architektúrák tervezésitér-megközelítésben (magyar nyelven). Bicske: SZAK Kiadó, 183–194. o. (1998). ISBN 963 9131 09 1 
• dr. Benyó Balázs: Számítógépek architektúrája (magyar nyelven) (pdf) pp. 86–89. HEFOP; Széchenyi Egyetem Győr, 2006 – 8. fejezet, a VLIW és EPIC architektúrákról

További információk

• Paper That Introduced VLIWs
• ISCA "Best Papers" Retrospective On Paper That Introduced VLIWs Archiválva 2012. március 10-i dátummal a Wayback Machine-ben
• VLIW and Embedded Processing