Az akadémikus műveletei összekapcsolásának elve

Térjünk vissza a munkaciklus-sémához (9.34. Ábra), és vegyük fontolóra a ciklusok összességét a fő parancsokhoz (a ciklus fő változatát). Ha ezeket a lépéseket időben egymás után hajtjuk végre, akkor az ábrán feltüntetett egyes lépések időtartamát összegezve megkapjuk a ciklusidőt

és a processzor teljesítménye, műveletek (parancsok) / s,

Sok esetben egy ciklus szakaszainak végrehajtására szolgáló szekvenciális eljárás nem biztosítja a szükséges processzor teljesítményt.

Akademik SALebedev 1956-ban javasolta, hogy növeljék a teljesítményt azáltal elvének összehangolása időben az egyes műveletek (szakaszaiban) a működési ciklus, és ezt az elvet végre a számítógép M-20 formájában párhuzamos végrehajtás ideje működik az ALU és a következő betöltés a memóriából a Mandia.

Hagyja, hogy a processzor munkaciklusa k szakaszból álljon, az első szakasz pedig ti időtartamú, majd a lépések egymást követő végrehajtásával, az eljárás időtartamával

és a teljes processzor teljesítménye, műveletek / s,

A sebesség a gép növelhető, ha az egyes szakaszokra külön egy berendezés egységet és csatlakoztassa ezeket az egységeket a feldolgozó vonal - csővezeték műveletek (ebben az esetben a használati csővezeték) úgy, hogy az eredmény-tat végre itt egy bizonyos szakaszában egység került át a következő szakaszba a következő blokkhoz, és így tovább (9.35. ábra).

Szinkron működésű csővezeték. Ha a csővezeték kényszerített ütemben működik, és ugyanakkor a tT bármelyik szakaszhoz van hozzárendelve. (a csővezeték lökete), akkor az ilyen szállító szinkron.

Az eljárás szakaszokra oszlik, és az óra időzítése a feltételeknek megfelelően történik

és a munkafolyamat ciklikussága miatt az utolsó egyenlőtlenségben tk + 1 = t1.

Ha a második feltétel nem teljesül bármelyik szomszédos szakaszban, akkor azokat egy szakaszban vagy a leghosszabb szakaszban kell egyesíteni több szakaszban. Az utóbbi esetben a tT ismét kiválasztásra kerül, és az állapotot (**) ismét ellenőrizni kell.

Az 1. ábrán. A 9.36 ábra egy idővonalat mutat be a parancsok végrehajtására egy 5 pozíciós szinkronvezetéken. Ugyanazok a szimbólumok jelölik ugyanazon parancs munkakörének különböző szakaszait.

Miután az összes csővezeték pozíciót párhuzamosan töltjük fel, annyi parancsot dolgozunk fel, mint a feldolgozóblokkok (pozíciók) csővezetékében.

A szállítószalagot az egyidejűleg végrehajtott információfeldolgozási lépések számával megegyező műveletek kombinációs tényezője jellemzi.

A szinkron szállítószalag névleges teljesítménye teljesen fel van töltve

Nézzük meg a processzor teljesítményét a pipeliningben és a munkaciklus szakaszainak sorozatos végrehajtásában.

Tény, hogy a növekedés valódi termelékenység pro-tsessora alacsonyabb lesz késedelme miatt (latency) a gázvezeték. Az eljárásokat végző néhány parancsot (például adatátvitel parancsokat) különálló szakaszait a teljes működési ciklus hiányzik, és, következésképpen, az egyes blokkok tétlen szállítószalag. A feltételes elágazás parancs eredménye szerint az előző művelet hozza a következő utasítást kell halasztani (idle szállítószalag néhány bar), amíg a jel az eredmény képződik (kialakítva egy későbbi lépésben) előző műveletet.

Ha pm egy olyan parancs kiválasztásának valószínűsége, amely a csővezeték késleltetését m ciklusokba (m = 1, 2. k) okozza, akkor a csővezeték tényleges teljesítményét

A parancsok aszinkron csővezetéke. Amikor erősen függ az eljárások időtartamára vonatkozóan az egyes szakaszaiban a típusa parancsot, és az operandus típusát célszerű használni asin-Chrono szállítószalag, ahol egyetlen ciklusban működését a blokkok és az információ egyik szállítószalag egység át a következő, amikor a blokk befejezi a eljárás, és a következő teljes megszabadul az előző parancs feldolgozásától.

Az aszinkron csővezeték szomszédos blokkjai közötti információátadás vezérlése két flip-flop segítségével történik: a blokk készenléti módja (jelzi a művelet befejezését a blokkban) és a következő blokk felszabadulását.

Az 1. ábrán. 9,38 időzítési diagram, mely három végrehajtási parancs az EU-1050 idődiagramnak épített az esetben, ha a számítógép kiválasztott egy memória elérés „programban a” négy vor mat parancs „register-to-register”.

Az I. lépés két eljárást tartalmaz, a programterületet az OP-ből (8 bájt), és kicsomagolja a webhelyet - elosztja a következő parancsot, és elhelyezi azt a parancsregiszterben.

A III. Szakasz két eljárást is magában foglal: a műveletek végrehajtása az ALU-ban és az eredmény rögzítése a memóriában.

A diagramból látható, hogy a t4 pillanatától kezdve a ciklus három szakaszát egyidejűleg végzik három csapat számára. A megadott példában a T7 pillanatból az N + 1 művelet hosszú időtartamának köszönhetően az I. és II. Szakaszhoz tartozó hardverelemek működése felfüggesztésre kerül az ALU-ban.

Aritmetikai szállítószalag. A fenti utasítások csővezetékét figyelembe vettük. Azonban annak érdekében, hogy javítsák a termelékenység hullám-HN elvét pipeline széles körben használják a hús-IIR teljesítő érdemi információkat feldolgozó egységek (alus) épített aritmetikai csővezeték, ahol az ilyen számtani konvejor vonalak lehetnek a processzor számát, beleértve a szakosodott -adatok bizonyos műveletekhez adatokkal Az ilyen műveleteket (aritmetikai eszközöket) gyakran ma-gistralnak nevezik.

Hagyja, hogy az operációs készülék kiszámítsa a Φ bizonyos funkciót a bemeneti adatokból (hajtsa végre a műveletet a bemeneti adatokon). Az Φ függvényt egyszerűbb alfunkciók sorrendjében ábrázolhatjuk

és így a ji al-függvény által végrehajtott transzformációs eredmények. a bemeneti értékek a ji + 1 alfunkció kiszámításához használatosak. és ha minden egyes alfunkcióhoz egy körblokk van megvalósítva, akkor minden egyes alfunkcióhoz egy olyan aritmetikai csővezetéket kapunk, amelyet szinkronként vagy aszinkron csővezetékként lehet végrehajtani.

Az utasítások szinkronvezetékelméletének fenti elemei továbbra is érvényben maradnak a szinkron aritmetikai csővezetéken. Ha tT a csővezeték lökete, akkor a teljes terhelés után az Ф függvény értékeit tT időintervallumban adja ki. Az aritmetikai csővezeték használatának köszönhetően a processzor teljesítményének növekedése (******) alapján becsülhető.

Ha a számtani gázvezeték használják a különböző műveletek végrehajtásához-CIÓ, a összetételének meghatározására fokozza bochih ra-helyzet (blokkok), a szállító- és módosítására lehet szükség (ütemezés) a mindenkori adott az aktuális parancs kapcsoló egység a szállítószalag működését.

Példaként tekintse meg az aritmetikai csővezeték használatát két X + Y = Z vektor hozzáadására, amelynek összetevői számok száma lebegőpontos formában és normalizált formában.

Jelölje a műveletek hozzáadásának lebegőpontos négy lépésből áll: 1) összehasonlítjuk, és meghatározzuk a különbséget a megrendelések, 2) igazítás megrendelések - shift mantissza annak érdekében, hogy csökkentse a bitek száma egyenlő a különbség a megrendelések; 3) mantisszák hozzáadása; 4) az eredmény normalizálása.

Az aritmetikai csővezeték ezeket a lépéseket végezzük szegregált-TION alkotó tömböket szállítószalag, amelyen, mozgó az operandusok vagy közbenső eredmény a működés Ahogy mozog a csővezetékbe, új komponensek kerülnek bevezetésre vektorok.

Hagyja, hogy a lebegőpontos számok összeadásához szükséges szakaszok t1 legyenek. t2. t3. t4.

Ábra.9.39 Példa a számtani csővezeték konfigurációra különböző műveletek elvégzésére

Ezért, ha nem szervezi meg a csővezetéket, és a művelet összes lépését egymás után hajtja végre, akkor a zi = xi + yi komponens beszerzéséhez a T = t1 + t2 + t3 + t4 időre van szükség.

A szinkron csővezetékben, ahogy fent említettük, az egyes eta-pa hosszúságát a leghosszabbra állítjuk, bár ebben az esetben a t3. Ezután, ha a csővezeték teljes, akkor a vektorok elemeinek hozzáadásának eredményei minden t3 időintervallumon ki lesznek adva. azaz sokkal gyorsabb, mint a csővezeték hiányában.

Az 1. ábrán. 9.39 példa, amint ez az-a szállítószalag haladási (magist-ERAL) ALU megfelelő ALU idején ismert a cég Texas Instruments ASC számítógépek, és a kommutáció mutatjuk kiviteli alakjai a szállítószalag egységek a különböző műveletek végrehajtásához esetében hozzáadásával lebegőpontos szorzás és a rögzített pontokkal rendelkező számokból.

Különösen hatékony felhasználása üzemel (Arif-meticheskih) szállítószalagok speciális számítástechnikai eszközök korlátozott feldolgozási algoritmusok a bemeneti adatfolyamok, mivel ebben az esetben a képesség, hogy break-ix ALU egy nagyszámú egyszerű fordulatszám konvejor kis áramkör és időt teryah azok váltás.

Egyes mikroprocesszorok egyszerre vannak jelen, és aritmetikai utasítást csővezeték szállítószalag, gyakran egy processzor (mikroprocesszor) izoláljuk -part I - eszközök vonatkozó tényleges feldolgozási parancsok és E -part - berendezések társított műveleteket adatok 1.

I - utasításokból (utasítás, parancs) és E - végrehajtásból (végrehajtás).

A számítógépes architektúra elemeit illetően.

Mi határozza meg a probléma súlyosságát a modern számítógépes parancsok struktúrájának és formátumának kiválasztása során. Milyen módokon oldja meg ezt a problémát.

Mi az önmeghatározott adatok? Miért, a címkék használata során a gépparancsnokrendszerben lévő különböző parancsok száma csökken.

Melyek a feltétlen átruházás végrehajtásának célja és jellemzői?

Hogyan rendezi az indexelés a megrendelt adatkészletek feldolgozását?

Mi a kapcsolat a program (processzor) és a megszakítási vektor között?

Mi a célja és az eljárás a számítógépes programok megszakítására?

Mi a vektorinterrupt? Ismertesse a vektor-megszakítási eljárást a verem memóriával.

Mi a különbség a szinkron és az aszinkron csővezetékek között?

Hogyan javítja a RISC architektúra teljesítményét? Mi a szerepe az "átfedő regisztrációs ablakok" szerepének?