7.Tétel:Az utasítások időben párhuzamos feldolgozásának alapvető lehetőségei

Question 1

Időbeli párhuzamos feldolgozás (futószalag architektúra)

Answer 1

Elméletileg 2 fokozat esetén 2x-es gyorsítás érhető el vele. (n fokozat esetén n-szeres), de!
lassít az adatfüggőség, vezérlésfüggőség, erőforrásfüggőség
Kellően nagyszámú utasítás esetén két fokozat mellett elvben megdupláztuk a feldolgozási sebességet.
Ezt a függőségek meggátolják a gyakorlatban.
kép9

Question 2

Futószalag feldolgozás előfeltételei (2 fokozat

esetén)

Answer 2

• A számítógép (CPU) két egymástól független hardver egységgel rendelkezzen Mindkét fokozat
pontosan ugyanannyi időt igényel.
• Az egyik fokozat kimenete a másik fokozat bemenete.
• A fokozatok szinkronizáltak, órajelre működnek.
• Mindkét fokozat órajelre fogadja az inputot és egyetlen óraciklus alatt elvégzi a kívánt műveletet.
• Órajelenként 2 utasítást tud értelmezni.
kép10

Question 3

Futószalag fokozatok sorrendjének meghatározása

Answer 3

Újrafeldolgozás:
• Hátránya: a futószalag sebessége lecsökken.
• Általában szorzás, osztás esetén.
A fixpontos szorzás/osztásnál igen hosszú lenne, ha a
részeredményeket műveletenként kimentenénk a regiszterekbe.
Helyette a részeredményeket az E fokozat végéről visszavezetik az
E fokozat bemenetére.
• FX, FP futószalagok is használják.
kép11

Question 4

A futószalagok alkalmazási területei

Answer 4

1. Overlapping (előrehozás) ->1 óraciklus spórolás.
   Az előző utasítás visszaírási fázisát és az
   aktuális utasítás lehívási
   fázisát párhuzamosítjuk. Elvben
   maximum 1 óraciklus nyereség
   utasításonként, de ezt a függőségek mérséklik
   kép12
2. Vektor CPU:
   Csak a végrehajtó egységek működnek futószalag szerűen.
   Végrehajtási fázisok átfedése.
   kép12
3. A teljes utasítás feldolgozási folyamat futószalag elvű megvalósítása:
   Elvben óraciklusonként tudunk utasítást lehívni.
   kép13

Question 5

Futószalag logikai felépítése

Answer 5

Cél: funkcionális kialakítás. Minden utasítás kategóriában célszerű kialakítani egy futószalagot: FX
(egyszerű/összetett), FP, L/S, B (ugrási branch), MMX.
Aritmetikai: F D/SO E WB
Branch: F E
Elemi utasítások szintjén az ugrási futószalag:
kép15
Első szint: A futószalagok funkcionális kialakítása
Második szint: Egyes fokozatok által végrehajtandó elemi műveletek specifikálása

Question 6

A futószalag megvalósítása

Answer 6

Fizikai megvalósítás (implementáció) 60-as
80-as évek: kép16
Elválasztó regiszter = rejtett regiszter = kosárka
Szuperskalárok:
kép17
Cél: Több dedikált futószalagos kialakítás, de vannak univerzális futószalagok is

Question 7

Power PC 604

Answer 7

kép18
Párhuzamos utasítás kibocsátás:
Egyes fokozatok hossza eltérő lehet 
kép19
8046 Pentium – 2 utasítás futószalag:
- dedikált
- univerzális