[IC] 向量处理器中的归约指令的微架构实现
in 默认分类 with 0 comment
[IC] 向量处理器中的归约指令的微架构实现
in 默认分类 with 0 comment

背景

向量处理器是一种专门用于处理向量数据的处理器架构,能够在单个指令周期内对多个数据进行并行操作。这种架构在科学计算、图像处理和机器学习等领域中尤为重要,因为这些领域通常需要对大规模数据集进行快速处理。

规约指令是一类关键的向量操作,用于将一个向量的多个元素合并成一个单一结果,例如求和、最大值或最小值。规约操作在许多算法中是基础性步骤,尤其是在数据分析和信号处理等应用中。高效的规约指令实现可以显著提升向量处理器的性能。

总体步骤

架构

ara模块信号连接.excalidraw.svg

归约步骤

对于向量处理器有多个lane来增加每周期计算量
归约指令在多个lane的向量处理器上实现就涉及到将多个lane的数据汇聚再分散的过程

在上图架构中,主要就是sldu(会用到slide)来汇聚多个lane的数据,然后再将结果传到多个lane

具体的归约步骤就是

  1. Lane内规约(Intra-lane Reduction):
    在每个lane内进行规约,这一步充分利用了数据的局部性,最大化ALU的使用效率。每个lane独立地对其内部的所有元素进行规约操作。
  2. Lane间规约(Inter-lanes Reduction):
    使用slide单元在多个lane之间移动和规约数据。
    由于slide单元和ALU单元之间存在依赖反馈,每一步都需要处理通信带来的延迟开销。
  3. SIMD规约:
    最终,所有lane的数据被规约到一个lane(通常是lane 0),在这里进行最后的SIMD规约计算得到最终结果。

在lane间归约TX阶段,lane发送归约数据到sldu,在sldu中将每个lane的数据发给下一个lane;
在lane间归约RX阶段,lane中用alu或mfpu进行lane间归约操作;
重复这个过程,直到处理到最后一次(计数器),在lane0上进行SIMD归约

未完待续……

Responses