Конвейеризация

1.

Команда в ЦВМ - специальный код, определяющий действия ЦВМ
при выполнении отдельной операции
Микрооперация – элементарное машинное действие выполняемое
над операционными блоками
Микрокоманда – это набор микроопераций, которые могут быть
выполнены одновременно. (от 1 до x, где x < много)
Микропрограмма - большой набор различных микроопераций.
<-- ‘’’
#(тут ничего ни пречеркнуто, на протяжении всей призентации)
#Цифровая вычислительная машина
#Много – субъективно понятие
‘’’-->

2. Конвейеризация

Идея конвейера команд была предложена в 1956 году С.А.
Лебедевым. Команда подразделяется на несколько этапов, каждый этап
выполняется своей частью аппаратуры, причем, эти части могут работать
параллельно. При выполнении команды за такт, на выходе будет
результат выполняемый также за такт, так же возрастет
производительность благодаря перечисленному выше

3.

конвейерный принцип обработки информации используется для
оптимизации
принцип подразумевает, что в каждый такт времени процессор
работает одновременно над несколькими стадиями выполнения
команд, и кажой он выделяет отдельные аппаратные ресурсы.
<--’’’
#(это просто иметь в виду, учить не надо (По каждому тактовому
#импульсу команда в конвейере продвигается на следующую
#стадию обработки, выполненная команда покидает конвейер, а
#новая поступает в него.))
‘’’-->

4.

В различных процессорах количество и суть этапов различаются.
Рассмотрим принципы конвейерной обработки информации на
примере пятиступенчатого конвейера, в котором выполнение
команды складывается из следующих этапов:
1. IF ( Instruction Fetch ) - считывание команды в процессор;
2. ID ( Instruction Decoding ) - декодирование команды;
3. OR ( Operand Reading ) - считывание операндов;
4. EX ( Executing ) - выполнение команды;
5. WB ( Write Back ) - запись результата.
(примеры легкие и в них нет смысла чет упрощать, к тому же это
вроде не спрашивает)

5.

Конфликты – это ситуации при конвейерной обработке, которые
останавливают работу конвейера.
Есть три группы конфликтов: структурные(время между
выполнениями команд разное), управление(условные и
безусловные переходы), данные(команда ещё не завершена)

6.

Поток команд - последовательность команд, проходящая по
конвейеру процессора. Процессор может поддерживать несколько
потоков команд, если для каждого потока и каждого этапа есть
исполнительные элементы.
Суперконвейер команд - разбиение каждой ступени на
подступени при одновременном увеличении тактовой частоты
внутри конвейера; включение в состав процессора многих
конвейеров, работающих с перекрытием. Дробление ступеней
позволяет
поднять
тактовые
частоты
процессора.
К
суперконвейерным относятся процессоры, в которых число
ступеней больше шести (см. таблицу).
(вот это надо желательно понять)

7.

Cуперконвейер ведет не только к увеличению скорости
вычислений, но и возрастает вероятность конфликтов.
Дороже встает ошибка предсказания перехода приходится сбрасывать весь длинный конвейер, на что
требуется дополнительное время. Усложняется логика
взаимодействия ступеней. Однако за счет использования
новых архитектур удается справиться с большинством
проблем.
(тоже над понять)

8. Суперскаляризация

Процессоры с несколькими линиями конвейера получили название
суперскалярных. Pentium — первый суперскалярный процессор
Intel. Здесь две линии, что позволяет ему при одинаковых частотах
быть вдвое производительней i80486, выполняя сразу две
инструкции за такт.

9. Суперскалярный процессор

Суперскалярный
процессор
способен
заканчивать или отставлять 2 и более команды
за такт.
Скалярный конвейерный процессор исполняет
более одной инструкции, но завершает всегда по
одной.

10. Типы суперскалярных процессоров

Супер скалярный процессор делится на типы:Статический
(выполнение по порядку), динамичский(выполение не попорядку с
исключением об инструкций условного перехода),
спекулятивный(все команды не попорядку) также моржет
предугадывать условного перехода и загрузки/сохранения