Реферат: Суперскалярні мікропроцесори

Зміст

Вступ

Суперскалярні мікропроцесори

1.Структурний паралелізм мікропроцесорів

2.Структурні конфлікти та причини їхнього виникнення

3. Конфлікти за даними

4. Архітектура СМП

5. Основні прийоми підвищення швидкодії в СМП

6 .Напрямок розвитку суперскалярної архітектури

Висновок

Література

Вступ

Тема реферату «Суперскалярні мікропроцесори» з дисципліни «Мультімікропроцесорні системи».

Мультімікропроцесорні системи (ММПС) - це системи, що мають два й більше компонент, які можуть одночасно виконувати команди. Підпорядкованими процесорами можуть бути спецпроцесори, розраховані на виконання певного типу завдання або процесори широкого застосування. Спецпроцесори - співпроцесори, процесори вводу-виводу.

Суперскалярні мікропроцесори (далі – СМП) ─ це такі мікропроцесори, система команд яких не містить ніяких вказівок на паралельну обробку усередині мікропроцесора (мал. 1).

Ідея розвитку СМП - побудова можливо більшої кількості паралельних структур при збереженні традиційних послідовних програм, тобто компілятори й апаратури. МП самі, без участі програміста, забезпечують завантаження паралельно працюючих функціональних пристроїв у мікропроцесорі.

мікропроцесор конфлікт суперскалярна архітектура

1.Структурний паралелізм мікропроцесорів

Конвеєрна організація виконання команд. Конфлікти й способи їхнього усунення

Сучасні процесори містять 10 і більше обробних пристроїв, кожне з яких представляє із себе конвеєр. Ефективне завантаження кожного пристрою забезпечується або апаратурами процесора або компілятором, на вхід якого надходить послідовність команд. Основний метод проектування процесорів полягає в сполученні операцій, тобто в певний момент часу процесор виконує 2 і більше операції. Цей метод досягається шляхом впровадження структурного паралелізму й конвеєризації.

- При структурному паралелізмі: сполучення операцій досягається шляхом відтворення в декількох копіях апаратної структури.

- При конвеєризації: поділ виконує команди, що, на дрібні частини (щабля), і виділення для кожного щабля окремого функціонального блоку апаратури.

Розглянемо наступні щаблі:

1. Вибірка команди (1);

2. Декодування (2);

3. Виконання (3);

4. Звертання до пам'яті (4);

5. Запам'ятовування результату (5).

При конвеєрній обробці виникають ситуації, що перешкоджають виконанню наступної команди (конфлікти) :

1. Структурні конфлікти. Виникають, коли апаратні засоби не можуть підтримувати всі можливі комбінації виконуваних команд у режимі одночасного виконання зі сполученням.

2. Конфлікти за даними. Виконання наступної команди залежить від результату виконання попередньої команди.

3. Конфлікти по керуванню. Виникають у випадку виконання команд умовного й безумовного переходів, що змінюють стан програмного лічильника.

2. Структурні конфлікти. Причини їхнього виникнення

Способи мінімізації

Такі конфлікти виникають у машинах з функціональними пристроями, конвеєризованими не повністю. Час роботи такого пристрою - кілька тактів синхронізації конвеєра. У цьому випадку послідовні команди не можуть надходити на даний пристрій у кожному такті.

Недостатнє дублювання деяких ресурсів, що приводить також до припинення конвеєра (приклад - наявність тільки одного порту запису в регістровий файл, але при певних обставинах може знадобитися дві записи в регістровий файл за один такт).

Наявність однієї пам'яті для команд і даних ( немає роздільної кеш-пам'яті команд і кеш-пам'яті даних). Коли одна команда містить звертання до пам'яті за даними, вона буде конфліктувати із вибіркою більше пізньої команди з пам'яті.

При виконанні четвертої команди на першому етапі відразу виникає конфлікт при звертанні до пам'яті, тому що перша команда здійснює звернення до пам'яті, а перша команда повинна здійснювати вибірку коду операції з пам'яті. У цьому випадку здійснюється припинення конвеєра на один такт (stall), виникає так званий "конвеєрний міхур" тому що він проходить по всьому конвеєрі, але не виконує ніякої корисної роботи.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--