Вовед во проточност

Question 1

Што е проточност?

Answer 1

Имплементациска техника при која повеќе инструкции се преклопуваат при извршувањето.

Question 2

Чекори на извршување на МИПС инструкции

Answer 2

• МИПС инструкциите се извршуваат во пет чекори
  1. Преземање на инструкција од меморија.
  2. Во паралела се извршуваат два чекори:
• Читање од регистрите
• Декодирање на инструкцијата генерирање на контролните сигнали)
  3. Извршување на операцијата дефинирана со инструкцијата
  4. Читање од податочната меморија
  5. Запишување во регистер
• МИПС проточен процесор се состои од 5 етапи
  – Во секоја етапа истовремено се извршува засебна инструкција

Question 3

Интел х86 процесор

Answer 3

Интеловите х86 инструкции се со различни должини од 1 бајт до 17 бајти.
– Имплементацијата на проточноста е комплицирана.
– Затоа Интеловите процесори најпрвин ги конвертираат х86 инструкциите во инструкции со еднаква должина.

Question 4

Етапи во проточен процесор

Answer 4

• IF - преземање на инструкцијата
• ID - декодирање на инструкцијата (во МИПС и читање од регистри)
• EX - извршување на инструкцијата во АЛУ
• МЕМ - пристап до меморијата
• WB - запишување во регистер

Question 5

Проточни конфликти

Answer 5

Проточен конфликт е состојба на процесорот во која процесорот не смее да продолжи со извршување на некоја инструкција, односно нејзиното извршување во тој момент би било катастрофално за текот и резултатите на програмата.

Question 6

Типови на конфликти

Answer 6

Постојат три типа на проточни конфликти:
– Структурни конфликти
– Податочни конфликти
– Контролни конфликти

Question 7

Структурни конфликти

Answer 7

Структурни конфликти се јавуваат кога две инструкции се натпреваруваат за ист хардверски ресурс.

• Пример 1 : замислете во процесот на перење да имаме машина за перење и сушење. Во тој случај имаме структурен конфликт, бидејќи не можеме во исто време да переме едни алишта и да сушиме други.
• Пример 2 : може да се направи процесор со заедничка (инструкциска и податочна) меморија. Но тогаш, ќе се појави структурен хазард две инструкции ќе се натпреваруваат за преземање од меморијата.

Question 8

Податочни конфликти

Answer 8

Податочни конфликти се јавуваат кога на една инструкција и е потребен резултат од некоја претходна инструкција, која се уште не е извршена
* Пример:
– add $s0, $t0, $t1
– sub $t2, $s0, $t3
* add ќе го запише резултатот во $s0 во 5 тата етапа, sub мора да чека 3 циклуса за резултатот од add да се запише во $s0.

Question 9

Контролни конфликти

Answer 9

beq $1,$2,10
lw $3,300($0)
.
.
.
or $7,$8,$9

• Кога beq е во ID етапата, која инструкција треба да се преземе во IF етапата?
  – Следбеникот на beq (lw) или скокот (or)
• Која инструкција треба да се преземе, ќе биде познато во EX етапата
• Контролен конфликт кога beq е во EX етапата, инструкциите во ID и IF етапите не одговараат на програмскиот редослед

Question 10

Едноциклусна податочната патека

Answer 10

види презентација

Question 11

Проточна податочната патека

Answer 11

види презентација

Question 12

Архитектурна состојба

Answer 12

• Под архитектурна состојба на процесорот се подразбира состојбата на (содржината во)
  – Регистерската датотека
  – Податочната меморија
  – Програмскиот бројач
• Архитектурната состојба е видлива (достапна) на програмерот
• Секоја инструкција прави апдејт на архитектурната состојба на процесорот
• Програмскиот бројач може да се смета како проточен регистер ја храни инструкциската меморија со адреси
• Следи секвенца на слики кои ја демонстрираат работата на проточната податочна патека