GPU的流式多处理器的微架构
  

旺旺薛饼 647

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流式多处理器中的主要模块包括:

取指单元(I-Fetch):负责将指令请求发送到指令缓存。并将程序计数器 (PC)指向下一条指令。

指令缓存(I-Cache):如来自取指单元的请求在指令缓存中被命中,则将指令传送给译码单元,否则把请求保存在未命中状态保持寄存器(MSHR)中。

译码单元(Decode):将指令解码并转发至I-Buffer。该单元还将源和目标寄存器信息转发到记分牌,并将指令类型、目标地址(用于分支)和其他控制流相关信息转发到 SIMT 堆栈。

SIMT 堆栈(SIMT Stack):SIMT堆栈负责管理控制流相关的指令和提供下一程序计数器相关的信息。

记分牌(Scoreboard):用于支持指令级并行。并行执行多条独立指令时,由记分牌跟踪挂起的寄存器写入状态避免重复写入。

指令缓冲(I-Buffer):保存所有Warp中解码后的指令信息。Warp 的循环调度策略决定了指令发射到执行和写回阶段的顺序。

后端执行单元:后端执行单元包括CUDA核心(相当于ALU)、特殊功能函数、LD/ST单元、张量核心(Tensor core)。特殊功能单元的数量通常比较少,计算相对复杂且执行速度较慢。(例如,正弦、余弦、倒数、平方根)。

共享存储:除了寄存器文件,流式多处理器也有共享存储,用于保存线程块不同线程经常使用的公共数据,以减少对全局内存的访问频率。

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