پردازنده مجموعه دستورالعمل های خاص برنامه

پردازشگر مجموعه فرمانهای مخصوص برنامه (به انگلیسی: ASIP) ، بخشی است که برای طراحی سامانه روی تراشه استفاده میشود. معماری مجموعه فرمان‌های این نوع پردازشگر، برای منافع یک برنامه‌ی خاص، تخصیص داده شده است. این خصوصی سازی هسته‌ی برنامه، باعث تعادل بین انعطاف‌پذیری هدف واحد پردازش مرکزی(CPU) و عملکرد یک مدار مجتمع با کاربرد خاص میشود.

برخی از ASIPها (پردازشگر مجموعه فرمانهای مخصوص برنامه)، دارای مجموعه فرمانهایی تنظیم‌پذیر هستند. به طور معمول، این هسته‌ها به دو قسمت تقسیم میشوند: منطق ایستا، که بیان کننده‌ی حداقل معماری مجموعه فرمانهاست؛ و منطق تنظیم‌پذیر، که میتواند برای تنظیم فرمانهایی که جدید هستند استفاده شود. منطق تنظیم‌پذیر، میتواند در میدان به طریق مشابه با مدار مجتمع دیجیتال برنامه‌پذیر(FPGA) یا در هنگام ترکیب تراشه، برنامه‌ریزی شود. این پردازشگرها، از دو طریق، میتوانند کد را تولید کنند: از طریق سازنده‌ی کد هدف‌پذیر مجدد یا از طریق سازنده همگردان هدف‌پذیر مجدد. سازنده‌ی کد هدف‌پذیر مجدد با استفاده از برنامه، معماری مجموعه فرمانها، و قالب معماری برای برنامه مورد نظر، یک سازنده کد، میسازد. سازنده همگردان هدف‌پذیر مجدد، فقط از ‌معماری مجموعه فرمانها، و قالب معماری به عنوان پایه ای برای ساختن همگردان، استفاده میکند. سپس همگردان، با استفاده از کد برنامه، آن برنامه‌ی مورد نظر را تولید میکند.^[۱]

ASIPها همچنین میتوانند به عنوان جایگزینی برای تسریع‌کننده سخت‌افزار، باند پایه پردازش سیگنال ^[۲] و یا برنامه نویسی ویدیو‌ها ^[۳] استفاده شوند. تسریع‌کننده سخت‌افزارهایی که به طور مرسوم برای این برنامه‌ها استفاده میشود، انعطاف‌پذیری کمی دارند. استفاده مجدد از مسیر داده‌ی سخت‌افزار با ماشین حالت متناهی دست‌نویس، بسیار دشوار است. همگردان‌های هدف‌پذیر مجددِ ASIPها، در به‌روزرسانی برنامه و استفاده مجدد از مسیرداده، به طراح کمک میکند. معمولا، طراحی ASIP، کم و بیش به ابزار‌های در دسترس بستگی دارد؛ زیرا طراحی یک پردازشگر از اول، میتواند بسیار پیچیده باشد. یک روش، تعریف کردن پردازشگر با استفاده از زبان سطح بالا و سپس تولید خودکار جعبه ابزار نرم افزاری ASIP است.^[۴] ابزارهایی تجاری، برای طراحی ASIPها از زبان سطح بالا، وجود دارد؛ برای مثال طراح ASIP از سیناپسس یا استودیو از کداسیپ. ابزار متن‌باز، محیط طراحی مشترک مبتنی بر معماری حمل و نقل، نیز وجود دارد.

مثال ها[ویرایش]

معماری مجموعه فرمانهای ریسک-پنچ (ISA)، حداقل مجموعه فرمانهای پایه‌ را فراهم میکند که میتواند با فرمانهای مخصوص برنامه‌ی اضافی، گسترده شود.^[۵] مجموعه فرمانهای پایه، جریان کنترل ساده‌سازی‌شده، حافظه و عملیات محاسباتی روی ثبات‌ها را فراهم میکند. طراحی چندبخشی آن اجازه میدهد فرمانهای پایه، برای عملیات مخصوص برنامه‌ی استاندارد، مانند ضرب/تقسیم اعداد صحیح، عدد اعشاری با دقت یک‌دهم، یا دستکاری بیت، گسترش یابد. برای افزونه‌های فرمان غیراستاندارد، فضای رمزگذاری ISA به سه بخش تقسیم بندی میشود: استاندارد، رزرو شده، و سفارشی. فضای رمزگذاری سفارشی، برای افزونه‌های مخصوص‌ عرضه‌کننده، استفاده میشود.

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

↑ Jain, M.K.; Balakrishnan, M.; Kumar, A. (2001). "ASIP design methodologies: survey and issues". VLSI Design 2001. Fourteenth International Conference on VLSI Design. Bangalore, India: IEEE Comput. Soc: 76–81.
↑ Shahabuddin, Shahriar et al., "Design of a transport triggered vector processor for turbo decoding", Springer Journal of Analog Integrated Circuits and Signal Processing, March 2014.
↑ Hautala, Ilkka, et al. "Programmable Low-Power Multicore Coprocessor Architecture for HEVC/H.265 In-Loop Filtering" in IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, November 2014.
↑ Masarík, UML in design of ASIP, IFAC Proceedings Volumes 39(17):209-214, September 2006.
↑ Krste, CALIFORNIA UNIV BERKELEY DEPT OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMPUTER SCIENCES Waterman, Andrew Lee, Yunsup Patterson, David A Asanovi (May 6, 2014).

ادبیات[ویرایش]

Dake Liu (2008). Embedded DSP Processor Design: Application Specific Instruction Set Processors. MA: Elsevier Mogan Kaufmann. ISBN 978-0-12-374123-3.

Olive Schliebusch; Heinrich Meyr; Rainer Leupers ( 2007). OptizedAIP Synthesis from Architecture Description Language Models. Dordrecht: Springer. ISBN 978-1-4020-5685-7

Paolo Ienne, Rainer Leupers (eds.) (2006). Customizable Embedded Processors. San Mateo, CA: Morgan Kaufmann. Matthias Gries, Kurt Keutzer (eds.) (2005). Building ASIPs: The Mescal Methodology. New York: Springer.

لینک های خارجی[ویرایش]

نهفتن

ن
ب
و

فناوری‌های واحد پردازش مرکزی

مدل‌های محاسبه

معماری رایانه

مجموعه دستورالعملs

Types	رایانه با دستورهای پیچیده رایانه کم‌دستور Application-specific EDGE TRIPS کلمه دستورالعمل بسیار طولانی رایانش موازی صریح دستورالعمل‌ها MISC OISC NISC ZISC comparison حالت آدرس‌دهیs

Execution

خط لوله (رایانه)	حباب (رایانه) Operand forwarding Classic RISC pipeline
مخاطره (معماری رایانه)s	وابستگی داده مخاطره (معماری رایانه) مخاطره (معماری رایانه) False sharing
خروج از دستور در حال اجرا	Tomasulo algorithm Reservation station Re-order buffer تغییر نام ثبات
Speculative	پیش‌بینی‌کننده پرش Memory dependence prediction

رایانش موازی

Level	موازی‌سازی بیتی Bit-serial کلمه (معماری رایانه) دستورالعمل خط لوله (رایانه) Scalar سوپراسکالر Task ریسه (رایانه) فرایند (رایانه) Data پردازنده برداری Memory رایانش توزیع‌شده
چندریسمانی	چندرشته زمانی چندرشتگی همزمان فراریسمانی Speculative قبضه‌کردن (رایانش) چند وظیفه‌ای بدون قبضه‌ای
طبقه‌بندی فلین	یک دستور یک داده یک دستور چند داده SWAR SIMT چند دستور یک داده چند دستور چند داده یک برنامه چند داده

Processorperformance

Transistor count
Instructions per cycle (IPC)
- Cycles per instruction (CPI)
Instructions per second (IPS)
فلاپس (FLOPS)
تراکنش بر ثانیه (TPS)
Synaptic updates per second (SUPS)
Performance per watt (PPW)
Cache performance metrics
Computer performance by orders of magnitude

Types

By application	ریزپردازنده ریزکنترل‌گر Mobile Notebook Ultra-low-voltage ASIP
Systems on chip	سامانه روی یک تراشه (SoC) Multiprocessor (MPSoC) Programmable (PSoC) شبکه درون یک تراشه (NoC)
شتاب‌دهنده سخت‌افزاری	AI accelerator Vision processing unit (VPU) Physics processing unit (PPU) پردازشگر سیگنال دیجیتال (DSP) واحد پردازشی تنسور (TPU) Secure cryptoprocessor پردازنده‌های شبکه‌ای Baseband processor

کلمه (معماری رایانه)

Core count

اجزاء

Functional units	واحد محاسبه و منطق (ALU) Address generation unit (AGU) واحد ممیز شناور (FPU) واحد مدیریت حافظه (MMU) Load–store unit تی‌ال‌بی (TLB) کنترلگر حافظه (IMC)
دروازه منطقی	مدار ترکیبی مدارهای ترتیبی Glue دروازه منطقی دروازه‌های منطقی کوانتومی دروازه آرایه
ثبت سخت‌افزاریs	ثبات ثبات وضعیت ثبات پشته‌ای Register file Memory buffer شمارنده برنامه
Control unit	Instruction unit حافظه میانگیر Write buffer ریزبرنامه‌سازی تصویر رام شمارنده
دیتاپد	تسهیم‌کننده تسهیم‌کننده جمع‌کننده ضرب‌کننده دودویی پردازنده چندبرابر رمزگشا Address decoder Sum addressed decoder شیفت دهنده بشکه‌ای
مدار الکترونیکی	مدار مجتمع 3D Mixed-signal Power management مدار بولی الکترونیک دیجیتال الکترونیک آنالوگ Quantum کلید (مدار)

مدیریت نیرو

مرتبط

[1] Jain, M.K.; Balakrishnan, M.; Kumar, A. (2001). "ASIP design methodologies: survey and issues". VLSI Design 2001. Fourteenth International Conference on VLSI Design. Bangalore, India: IEEE Comput. Soc: 76–81.

[2] Shahabuddin, Shahriar et al., "Design of a transport triggered vector processor for turbo decoding", Springer Journal of Analog Integrated Circuits and Signal Processing, March 2014.

[3] Hautala, Ilkka, et al. "Programmable Low-Power Multicore Coprocessor Architecture for HEVC/H.265 In-Loop Filtering" in IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, November 2014.

[4] Masarík, UML in design of ASIP, IFAC Proceedings Volumes 39(17):209-214, September 2006.

[5] Krste, CALIFORNIA UNIV BERKELEY DEPT OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMPUTER SCIENCES Waterman, Andrew Lee, Yunsup Patterson, David A Asanovi (May 6, 2014).

[۱]

[۲]

[۳]

[۴]

[۵]