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Die Multimediafähigkeit von mehrfädig superskalaren Prozessoren am Beispiel der MPEG-2-Decodierung

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Informatik Forschung und Entwicklung

Zusammenfassung.

In der vorliegenden Arbeit wird ein mehrfädig superskalarer Prozessor im Hinblick auf Multimediaverarbeitung entworfen und mit einem Multimediaprogramm als Last getestet. Neu ist hierbei die Kombination von Multimediabefehlen mit der mehrfädigen Prozessortechnik und deren Evaluierung mit einer realistischen Last aus dem Multimediabereich. Diese Last besteht aus einem handoptimierten MPEG-2-Video-Decodierungsalgorithmus, der nicht nur intensiv Multimediabefehle, sondern durch kooperative Mehrfädigkeit auch grobkörnige Parallelität nutzt. Verschiedene Konfigurationen des vorgeschlagenen Prozessors werden untersucht, um potentielle Flaschenhälse zu identifizieren und soweit möglich zu eliminieren. Es zeigt sich, dass ein mehrfädig superskalarer Prozessor mit Multimediaerweiterungen in der Lage ist, einen um einen Faktor drei höheren IPC-Wert (Instructions per Cycle) zu erreichen als ein gleichwertiger Superskalarprozessor, der nur einen Kontrollfaden gleichzeitig ausführt.

Abstract.

This paper explores the microarchitecture of a simultaneous multithreaded processor with multimedia enhancements and evaluates its performance with a multimedia program as workload. Novel features are the combination of a simultaneous multithreaded processor with multimedia instructions and its evaluation with a realistic multimedia workload. The workload is a hand-optimized MPEG-2 video decompression algorithm that extensively uses multimedia units and moreover applies cooperative multithreading to exploit coarse-grain parallelism. Various processor configurations were simulated to identify and eliminate potential bottlenecks. Our simulation results show that a simultaneous multithreaded processor with multimedia enhancements is able to yield a threefold IPC (instructions per cycle) increase over a comparable (single-threaded) superscalar processor.

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Eingegangen am 4. April 2000 / Angenommen am 26. Juli 2000

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Sigmund, U., Ungerer, T. Die Multimediafähigkeit von mehrfädig superskalaren Prozessoren am Beispiel der MPEG-2-Decodierung. Informatik Forsch Entw 16, 14–22 (2001). https://doi.org/10.1007/PL00009139

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