4-Ma`ruza. Mp va mikroexm arxitekturasi. Reja mp umumlashtirilgan sxemasi

4. Bajariladigan ko'rsatmalar turi bo'yicha.
Amalga oshiriladigan buyruqlarning turlari bo'yicha ular ajralib turadi skalalar protsessorlar va vektor protsessorlari.
Ushbu asosda tasniflash bajariladigan buyruqlar turiga asoslanadi. Agar MPning ko'rsatmalaridagi kirish operandalari va uning natijasi butun sonli operandlar yoki suzuvchi nuqta (skalalar) bo'lgan operandalar bo'lsa, unda ushbu MP sinfga beriladi. skalalar MP. Shu bilan birga, MP bir vaqtning o'zida bir nechta turli xil ko'rsatmalarni (buyruqlarni) bajarishga imkon beradigan bir nechta konveyerni taqdim etadi. Avval Pentium MP-da (har biri 5 bosqichdan iborat 2 ta quvur), Pentium Pr MP-da 3 ta quvur mavjud.
Agar MP yo'riqnomasining kirish buyruqlari qayta ishlanayotgan bo'lsa va natijada sonlar vektori (massivi) bo'lsa, demak bunday MP vektor (yoki vektorli konveyer). Vektorli ko'rsatmalarning paydo bo'lishi va shunga mos ravishda vektor protsessorlari kirish massivlarining barcha tarkibiy qismlari uchun bir xil bo'lgan ishlov berish ko'rsatmalarini olish va parollarini echishga sarflangan vaqtni yo'q qilish orqali ma'lumotlar massalarini qayta ishlashni tezlashtirish istagi bilan bog'liq.
5. Iloji bo'lsa, ma'lumotlarni parallel ravishda qayta ishlash.
Iloji bo'lsa, ma'lumotlarni parallel ravishda qayta ishlashga ajratiladi superscalar, uzun so'zli komandalar (VLIW), ko'p ipli mikroprosessorlar.
Zamonaviy mikroprotsessorlarda o'n yoki undan ortiq ishlov berish moslamalari mavjud bo'lib, ularning har biri konveyer hisoblanadi. Parallel ishlaydigan qurilmalarni samarali yuklashda bitta tsiklda skalalar bilan ifodalangan operatsiyalarning bir nechta natijalarini olish mumkin.
Parallel ishlaydigan konveyerlarning samarali yuklanishi protsessor apparati tomonidan yoki kompilyator tomonidan, yoki qo'shimcha ravishda apparat va kompilyator tomonidan ta'minlanadi. Tarkibchilar ketma-ket dasturlardan parallellikni olish uchun murakkab texnikadan foydalanadilar. Mikroprosessor uskunalari paralelizmning sodda shakllarini, shu jumladan tabiiylarni ajratishga qaratilgan.
Arxitektura darajasida mikroprotsessor ma'lumotlarini qayta ishlashning ichki parallelizmi namoyish etilganda, o'quv tizimida ikkita ekstremal yondashuv ajralib turadi.
Birinchi yondashuv shundan iboratki, o'qitish tizimida protsessor ichidagi parallel ishlov berish ko'rsatkichlari mavjud emas. Bunday protsessorlar sinfga tegishli superscalar. Bunday nom, bir tomondan, ushbu protsessorlarni vektor protsessorlaridan ajratib turadi, boshqa tomondan, ushbu protsessorlarga xos bo'lgan ichki parallelizmni ta'kidlaydi, bu bir tsiklda bir nechta skalalar natijalarini beradi.
Skripal deputatlardan farqli o'laroq, ushbu arxitekturada kamida bitta konveyer mavjud bo'lib, u bir bosqichda "spekulyativ" yo'riqnomani bajaradigan bir nechta parallel ijro birliklarini o'z ichiga oladi.
Supersalar protsessorlarida ketma-ket dasturlar modeli doirasida ushbu dasturlarning buyruqlarini parallel ravishda bajarish amalga oshiriladi. Buyruqlar o'rtasida ketma-ket buyruqlar oqimini ajratib bo'lgandan so'ng, faqat haqiqatan ham zarur bo'lgan ma'lumotlar bog'liqligi o'rnatiladi. Shu bilan birga, uzilishlar yuzaga kelganda tartibni saqlash uchun dastlabki dasturda buyruqlar ketma-ketligi to'g'risida etarli ma'lumotlar saqlanadi.
Oddiy superskalalar protsessor ko'rsatmalarni tanlaydi va ularni ishlash davomida tekshiradi. Ushbu harakat o'tish yo'riqnomalarini aniqlash va qayta ishlash, uni tegishli ijro birligiga yoki xotira buferiga yo'naltirish uchun qo'llanma turini aniqlash maqsadida amalga oshiriladi. Supersalar arxitekturasidan foydalanish samaradorligi odatda dasturlarda shartli o'tishlarning mavjudligi bilan cheklanadi. Bu resurs talablarining keskin o'sishiga olib keladi va bajariladigan buyruqlar sonini cheklaydi. Superskalalarni qayta ishlashda parallelizatsiya chegarasi har bir tsiklda bir vaqtning o'zida 7-8 buyruqni bajarishdir, deb ishoniladi.
Shakl 12.1. Supersalar mikroprosessorining tuzilishi
12.1-rasmda supersalar mikroprosessorining asosiy tarkibiy qismlari ko'rsatilgan. Bunday deputatlarning funktsional modullari suzuvchi nuqta (FPU) va sobit (ALU) modullar, yuk / saqlash moslamasi, fayllarni ro'yxatga olish, ko'rsatmalar va ma'lumotlarning alohida keshi, shuningdek hisoblash jarayonini dinamik rejalashtirishni ta'minlovchi yordamchi modullardir. ikkinchi darajali kesh bilan aloqa, blokirovka tartibini o'zgartirish buyruqlari va blokirovkadan oldin shifrlash.
O'qitish tizimida arxitektura darajasida mikroprotsessor ma'lumotlarini qayta ishlashga xos bo'lgan parallelizmni namoyish etishda ikkinchi yondashuv foydalanuvchi uchun parallel ishlov berishning barcha imkoniyatlarini to'liq ochib beradi. Buyruqning maxsus belgilangan maydonlarida parallel ishlov berish moslamalarining har biriga qurilma bajarishi kerak bo'lgan harakatlar buyuriladi. Bunday protsessorlar chaqiriladi uzun buyruqli so'z protsessorlari (VLIW).
VLIW ning afzalliklari quyidagilardan iborat. Birinchidan, kompilyator ko'rsatmalar orasidagi bog'liqlikni samaraliroq tekshirishi va ijro oynasining o'lchamlari bilan cheklangan, superscalar protsessor uskunasiga qaraganda, bajarilishi mumkin bo'lgan parallel ko'rsatmalarni tanlashi mumkin.
Ikkinchidan, VLIW protsessori sodda boshqaruv moslamasiga ega va potentsial yuqori tezlikka ega bo'lishi mumkin.
Biroq, VLIW protsessorlari ularning ish faoliyatini pasaytiradigan jiddiy omilga ega. Bular ko'rsatmalarga bog'liq bo'lib, ularning qiymatlari faqat hisoblash dinamikasida ma'lum bo'lgan ma'lumotlarga bog'liq.
VLIW protsessorining buyruqlar qatori ijro paytida kompilyator tomonidan dinamik ravishda hosil bo'lgan bog'liqliklar to'g'risida ma'lumot yo'qligi sababli juda katta bo'lmasligi mumkin. Ushbu kamchilik VLIW protsessorida operatsiyalarni qayta tartiblashni oldini oladi. Bundan tashqari, bunday protsessor nomlarning katta hajmini, ko'p kirish registrlarini, ko'p sonli o'zaro bog'lanishlarni talab qiladi. Shuningdek, ijro etish paytida rejani tuzish paytidagi holatdan farq qiladigan vaziyat yuzaga kelganda to'xtatish mumkin (masalan, ijro etish paytida kesh etishmovchiligi).
Superscalar mikroprosessorlari va uzoq boshqaruvli so'zli mikroprotsessorlar bitta ko'rsatma hisoblagichiga ega va shuning uchun ularni bitta ipli deb atash mumkin. Ushbu yondashuv hisoblash tuzilishining ishlashini cheklaydi.
Hozirgi vaqtda dasturiy ta'minot segmentlari darajasida moslikni aniqlash uchun MP ishlashining yanada o'sishi statik va dinamik kod tahlili bilan bog'liq. Shu bilan birga, bitta yoki bir nechta dasturlarning buyrug'ini parallel ravishda bajarish uchun mikroprotsessorga bir nechta buyruq taymerlari va boshqa qo'shimcha uskunalar kiritiladi. Bir nechta yo'riqnomali hisoblagichlarga ega bunday mikroprotsessorlar chaqiriladi ko'p ipli.
Ko'p tarmoqli arxitektura quyidagi buyruqni bajarishga qodir emasligi sababli protsessor funktsional qurilmalarining ishlamay qolishi bilan bog'liq muammolarni hal qiladi. Bunga boshqa ro'yxatdan o'tish fayliga o'tish orqali erishiladi. Natijada, protsessor hisob-kitoblarni davom ettirish uchun boshqa ma'lumotlarni oladi (jarayon).
Ko'p oqimli protsessor bir yoki bir nechta dasturga tegishli jarayonlarni bajarishi mumkin. Agar protsessor bitta dasturni amalga oshirsa, unda uning ishlashi haqida, agar bir nechta dastur bo'lsa - o'tkazish qobiliyati haqida.
Bunday protsessorlardan foydalanish natijasida MP, ceteris paribus-ning ishlashi o'nlab marta ko'payishi mumkin.
6. Ishlatilgan xotira turi bo'yicha (ishlatilgan avtobuslar soni bo'yicha).
Amaldagi xotira turiga ko'ra ular ajralib turadi Prinston arxitektura, (Neumann arxitekturasi yoki bitta avtobusli arxitektura), garvardarxitektura (ikki avtobusli arxitektura), SHARC arxitektura ( super qo'riqchi arxitekturasimaxsus avtobus kaliti yordamida).