Описание поведения

К семантике поведения акселератора относятся следующие элементы модели mA: множество ресурсов RA, функция ресурсов rA, множество операций ?A, множество дескрипторов команд IA и функция декодирования dA (вместе с CA).

2.2.2.1. Операции

Для задания операций из ?A используется язык C++. Ячейки памяти акселератора доступны в качестве глобальных переменных (регистровые файлы и памяти в виде массивов). Для удобства описания могут объявляться собственные локальные переменные. Также могут быть использованы возможности специальной библиотеки (например, N-битные типы данных INT< N>, UINT< N>, типы данных с фиксированной точкой FIXED< I,F>, операции битовых манипуляций и т.п.). Используемые в операции ресурсы обозначаются в виде вызова функции UseResources(resources) (тем самым задается функция rA). В существующей реализации список используемых в данной операции ресурсов передаются в виде битовой строки, где каждый ресурс соответствует определенному биту. Множество ресурсов RA задается в виде перечисления (enum) со значениями элементов по степеням двойки:

enum Resources {MAC_ADDER=1, MAC_MULTIPLIER=2, ALU_ADDER=4};

Пример 1. Операция по сложению двух 36-ти разрядных чисел:

void ADD_36_36(INT& res, INT a, INT b) { UseResources(MAC_ADDER); res = a + b; }

Пример 2. Операция по перемножению двух 16-ти разрядных знаковых чисел:

void SMUL_16_16(INT& res, INT a, INT b) { UseResources(); res = a * b; }

Заданная на C++ операция может быть оформлена в виде отдельной функции (см. примеры выше) или встраиваться непосредственно в тело функции поведения команды (см. примеры в 2.2.2.2).

2.2.2.2. Дескрипторы команд

Дескрипторы команд акселератора из IA задаются соответствующими функциями поведения команд. Функция поведения может принимать аргументы в виде параметров инструкции pi. Тем самым одна функция поведения может описывать набор дескрипторов (один дескриптор соответствует одному конкретному набору значений параметров). Тело функции поведения может описываться на языке C++.
Отображение в операции для соответствующих значений состояния команды t неявно задается путем использования специальной функции FinishCycle(). Вызовы данной функции отделяют операции внутри функции поведения, относящиеся к последовательным тактам исполнения (значениям параметра t дескриптора команды). Для описания динамического характера выбора операций в зависимости от состояния акселератора (аргумент дескриптора s) в описании функции поведения команды допускается использование управляющих конструкций языка C, в частности циклов и ветвлений (см. пример 3 ниже). Вызов функции FinishCycle() означает окончание всех операций для текущего такта команды и соответствует управляющему действию next. Возврат из функции поведения команды соответствует управляющему действию end. Использо-вание такого решения позволяет эффективно описывать дескрипторы команд, тем самым определяя потактовое поведение команд акселератора.
Пример 1. Однотактовая команда перемещения между регистрами, содержащая единственную операцию, задаваемую конструкцией
GRF[greg] = LRF[lreg]: ACC_FUNCTION Move_LREG_GREG(INT lreg, INT greg) { GRF[greg] = LRF[lreg]; FinishCycle(); } Пример 2. Двухтактовая команда перемножения и аккумуляции результата. На первом такте происходит перемножение операндов (операция SMUL_16_16 - см. пример 2 в 2.2.2.1), на втором аккумуляция результата (операция ADD_36_36 - см. пример 1 в 2.2.2.1):
ACC_FUNCTION MAC_LREG_GREG(INT grs, INT grt) { SMUL_16_16 (mulres, GRF[grs], GRF[grt]); FinishCycle(); ADD_36_36 (ACC, ACC, mulres); FinishCycle(); } Заметим, что две выдачи подряд этой команды процессором приведут к ситуации, когда одновременно будут исполняться две различные стадии этой функции (стадия умножения второй команды и стадия сложения первой команды). Такой эффект может быть использован для моделирования конвейера акселератора.
Пример 3. Команда свертки векторов, расположенных в памятях DM0 и TM0. Длительность команды зависит от данных (длина векторов задается регистром LOOPREG).

Заметим, что в теле цикла за один такт выполняются несколько операций, использующих непересекающиеся ресурсы. Для синхронизации с процессором используется механизм прерывания:
ACC_FUNCTION CONV_ACC_DM0_TM0(INT dreg, INT treg) { SMUL_16_16 (mulres, DM0[AR[dreg]++], TM0[AR[treg]++]); FinishCycle(); while (LOOPREG>0) { ADD_36_36 (ACC, ACC, mulres); SMUL_16_16 (mulres, DM0[AR[dreg]++], TM0[AR[dreg]++]); LOOPREG--; FinishCycle(); } ADD_36_36 (ACC, ACC, mulres); InterruptProcessor(); FinishCycle(); } 2.2.2.3. Функция декодирования Функция декодирования dA задается описанием множества пар из формата машинного слова команды и ссылки на функцию поведения команды:
INSTRUCTION(< format_string>, < invoker_name>); Формат машинного слова команды задается строкой в следующем алфавите:

Битовые символы: '0' и '1'
Параметрические символы: 'A-Z' и 'a-z'
Групповой символ: '*'
Разделительный символ: '-'

Символы из пунктов 1-3 называются значимыми символами. Заметим, что число значимых символов в строке формата команды должно быть равно разрядности машинного слова в системе.
Непрерывная цепочка параметрических символов задает операнд. Декодер акселератора выделит указанные биты и передаст полученное значение в функцию поведения команды в виде параметра pi. Различные операнды разделяются групповым или разделительным символом. Операнды нумеруются в порядке справа налево.
Битовые символы задают фиксированные значения в соответствующих позициях машинного слова. На месте параметрических и групповых символов в машинном коде команды может быть любое битовое значение. Разделительные символы используются для косметических целей, а также для отделения подряд идущих операндов.
Пример:
INSTRUCTION("11-**-0000-0000-0001-LREG-GREG", Move_LREG_GREG); Функция поведения MoveLREG_GREG (см. пример 1 в 2.2.2.1) имеет два параметра по 4 бита каждый (LREG[4;7] и GREG[0;3]). Биты [20;21] могут принимать любые значения для данной команды (в данном примере эти биты относятся к коду акселератора и используются командой запуска акселератора основного процессора).Остальные биты фиксированы и составляют КОП инструкции аскелератора.
Заметим, что совокупность всех строк форматов машинного слова задает множество допустимых кодов инструкций данного акселератора (CA в 2.1.2).
Число управляющих слотов NS задается директивой SLOTS(< NS>).

Содержание раздела