Розробка теоретичних основ побудови високопродуктивних комп’ютерних систем з динамічним розпаралелюванням обчислювальних процесів

Розроблено теоретичні основи побудови архітектури ядра суперскалярного RISC-мікропроцесора з розширеними властивостями виявлення паралелізму на рівні команд. Досягнення розширення паралелізму на рівні команд досягнуто шляхом організації: одночасного декодування на RISC-операції командного вікна одного з оброблюваних потоків за розміром 32 байта, та одночасної обробки до чотирьох потоків команд з набору x86-64. Декодування командних вікон, відносно оброблюваних потоків, відбувається почергово. Декодування командних вікон, відносно команд окремого оброблюваного потоку, відбувається з прогнозом їх галуження та позачерговим запуском на виконання. В розроблюваній мікроархітектурі процесорного ядра застосовано децентралізовану схему пристрою контролю та управління процесами виконання команд в конвеєрі, що розподілена по всіх сегментах конвеєра. При завершенні одного з оброблюваних потоків команд, замість нього запускається службовий потік команд з віртуальним номером процесу 0. Він диспетчеризує інший потік команд для виконання, вибираючи його між готових до виконання потоків. При цьому він здійснює перезавантаження частини регістрової пам’яті пристрою обробки відсутності сторінок віртуальної пам’яті додатку та частин всіх кешів і буферів TLB процесорного ядра, що зв’язані з обробкою віртуального номера процесу (від 1 до 4), що завершився.

Розроблено новий підхід до практичного вирішення завдань динамічного планування для паралельних систем, побудованих на базі процесорів із класичною архітектурою, що ґрунтується на застосуванні потокової моделі обчислень. Сутність нового підходу досліджено на прикладах реалізації алгоритмів деяких популярних чисельних методів.