Moderne Prozessorarchitekturen: Prinzipien und ihre Realisierungen (German Edition)

Der Autor gibt einen vollständigen Überblick über den Themenkomplex "Prozessorbau". Von den Grundlagen bis hin zu den Implementierungsdetails werden die in modernen Hochleistungsprozessoren verwendeten Prinzipien erläutert. Das Buch weist mit mehr als 100 berücksichtigten Entwicklungen aus Industrie und Forschung ein hohes Maß an Praxisnähe auf. Im Einzelnen werden zunächst der Aufbau und die Funktionsweise skalarer Prozessoren beschrieben. Die Fließbandverarbeitung wird vorgestellt und es werden gängige Techniken zur Lösung der dabei auftretenden Konflikte präsentiert, u.a. das Bypassing, die Prädikation, die Sprungvorhersage, die Sprungzielvorhersage und die Wertvorhersage. Im Anschluss werden Prinzipien operationsparallel arbeitender Prozessoren diskutiert. Dabei kommen u.a. SIMD-Einheiten, Feldrechner, Vektorrechner, VLIW-Prozessoren, superskalare Prozessoren inklusive der Trace-Caches, superspekulative Prozessoren sowie das Multithreading zur Sprache. Zum Abschluss behandelt der Autor Techniken zum Aufbau von im Hardware-/Software-Codesign arbeitenden Prozessoren. Nach einer Einführung zu den Interpretern, den Emulatoren und den Laufzeitübersetzern (JIT) werden vor allem die dynamische Binärübersetzung und das Code-Morphing behandelt. Das Buch behandelt die in modernen Hochleistungsprozessoren zum Einsatz kommenden Techniken. Nach einer einführenden Beschreibung von Programmiermodellen werden zunächst skalare Prozessoren, die Mikroprogrammierung und die Fließbandverarbeitung diskutiert. Die in operationsparallel arbeitenden Prozessoren angewandten Prinzipien kommen zur Sprache. Dabei werden die Multimedia-Einheiten (SIMD-Einheiten), Feldrechner, Vektorrechner, Signalprozessoren, VLIW-Prozessoren und Prozessoren mit kontrollflussgesteuertem Datenfluss erörtert - zum Teil auch unter Einbeziehung der bei diesen Verfahren bedeutsamen Übersetzerbautechniken. Im Zusammenhang mit den ebenfalls behandelten superskalaren Prozessoren werden die gängigen Verfahren zur Operationsparallelisierung, zum Reordering von Befehlen, zur Datenflussspekulation und zur Kontrollflussspekulation beschrieben. Zum Abschluss beschäftigt sich das Buch mit Techniken zum Aufbau von im Hardware/Software-Codedesign arbeitenden Prozessoren. Die einzelnen Kapitel sind so aufgebaut, dass zunächst die Idee eines Prinzips sowie eine Umsetzung beschrieben wird. Anschließend werden Schwachstellen herausgearbeitet und darauf aufbauend verbesserte Umsetzungen präsentiert. Das Buch vermittelt nicht nur die Ideen der im Prozessorbau zum Einsatz kommenden Verfahren, sondern insbesondere die für eine Umsetzung erforderlichen Details, die vielfach bis hinab zur Registertransferschaltung führen. Es enthält zahlreiche Bilder bzw. Tabellen und Beispiele. TOC:Einleitung.- Programmiermodell.- Skalare Prozessoren.- Operationsparallel arbeitende Prozessoren.- Prozessorbau im Hardware-Software-Codesign.- Anhang.- Literatur- und Sachverzeichnis Das Buch vermittelt nicht nur die Ideen der im Prozessorbau zum Einsatz kommenden Verfahren, sondern insbesondere die fur eine Umsetzung erforderlichen Details, die vielfach bis hinab zur Registertransferschaltung fuhren. Programmiermodell....Pages 1-62 Skalare Prozessoren....Pages 63-170 Operationsparallel arbeitende Prozessoren....Pages 171-267 Prozessorbau im Hardware-Software-Codesign....Pages 268-308