30、紧密耦合可重构加速器的控制数据流图处理

紧密耦合可重构加速器的控制数据流图处理

1. 引言

在数据流图（DFG）中处理分支指令并将其扩展为条件数据流图（CDFG）具有重要意义。通过扩展DFG以包含多个分支指令并生成CDFG，能够避免大量简单静态数据流图（SSDFG）的生成。对于控制指令，有时只有取或不取分支是热点，而有时两个方向都是热点。当两个方向都是热点时，覆盖这两个方向有助于生成更大的CDFG，从而获得更多的并行性并消除分支预测错误的惩罚。此外，加速器的架构需要进行修改以执行CDFG，同时需要合适的算法来考虑加速器的规格生成CDFG。

2. 支持条件执行的架构基本要求

为了在加速器中支持条件执行，需要为加速器添加分支指令执行的能力。假设所提出的加速器是一种粗粒度可重构硬件，它是一个由功能单元（FU）组成的矩阵，各FU之间有特定的连接。每个FU类似于处理器的算术逻辑单元（ALU），可以执行指令级操作。

在DFG中，节点（指令）从单一源接收输入，而在CDFG中，节点可以根据分支生成的不同路径有多个源。在运行时，根据分支结果选择正确的源。例如，在adpcm(enc)循环的一部分中，节点8的一个输入可能来自节点5或7，节点6中的分支结果决定了应选择哪一个。CDFG生成输出数据的节点也会根据分支结果改变。因此，加速器需要具备一些设施来支持条件执行并生成有效的输出数据。

谓词执行是一种有效的技术，可消除在指令级并行（ILP）处理器上运行的程序的控制依赖。在谓词执行中，控制依赖本质上通过谓词转化为数据依赖。谓词是一个布尔变量，用于表示控制指令的控制信息，并使与之关联的后续指令无效。如果谓词变量被评估为假，后续指令将变为空操作。具有谓词执行功能的架构需要进行重大改变，因为每个指令都可以被谓词化，并且