Szuperskalár architektúrák

Question 1

Mivel többek a szuperskalár architektúrák a futószalag architektúráknál?

Answer 1

A szuperskalár architektúrák óraciklusonként nem csak egy, hanem több utasítást képesek kibocsátani.

Question 2

Melyek a szuperskalár architektúra generációk közös jellemzői?

Answer 2

1. A dekódoló egységből képesek óraciklusonként több, mint egy utasítást kibocsátani.
2. Idő- és térbeli párhuzamosságot valósítanak meg. (Több futószalag van párhuzamosan kötve.)
3. Extra hardverek segítségével maguk kezelik a függőségeket.
4. Kompatibilisek a régebbi architektúrákkal.

Question 3

Mi a Harvard architektúra lényege és következménye?

Answer 3

Az adat és a programkód külön memóriában tárolódnak és elkülönített útvonalakon mozognak. Ennek következménye, hogy párhuzamos adaturak jönnek létre, amik növelik a teljesítményt.

Question 4

Melyek a Harvard architektúra előnyei?

Answer 4

1. Képes párhuzamosan adatot és utasítást olvasni vagy írni.
2. Az adat és az utasítás címek különböző hosszúságúak lehetnek.

Question 5

Melyek az első generációs szuperskalár architektúrák jellemzői?

Answer 5

1. Közvetlen utasítás kibocsátás
2. Statikus elágazásbecslés, amit a Fetch alrendszer végez
3. Két szintű gyorsítótár (L1, L2)
4. Az L1 gyorsítótárban külön tárolódik az adat és az utasítás (Harvard architektúra)
5. A memóriában és az L2 gyorsítótárban nincs külön tárolva az adat és az utasítás (Neumann architektúra)

Question 6

Mi az utasításablak és mi a feladata?

Answer 6

Egy olyan buffer, amely az óraciklusonként kibocsátott utasításokat tartalmazza.
Feladata az utasítás dekódolása és a függőségek ellenőrzése.

Question 7

Milyen alternatívái vannak az utasításablak működésének?

Answer 7

Utasítás pótlás:
- egyenként pótolja
- egyszerre pótolja
Utasítás kibocsátás:
- sorrendben
- sorrenden kívül

Question 8

Az első generációs szuperskalár architektúrák hogyan alkalmazzák az utasítás ablakot és mi ennek a következménye?

Answer 8

Az utasításablakot egyszerre töltik fel és sorrendben bocsátják ki az utasításokat.
A következmény, hogy ha egy utasítás függősége még nem oldódott fel, akkor az blokkolja a többi utasítás kibocsátását, mivel csak független utasításokat bocsát ki az utasításablak. Így tapasztalat alapján a kibocsátási ráta maximum 1.

Question 9

Milyen részekből épül fel az első generációs szuperskalár architektúrák végrehajtási modellje?

Answer 9

1. Első rész - Fetch és utasítás ablak feltöltése
2. Utasításablak
3. Hátsó rész - Decode, Issue, Execute, W/B

Question 10

Mit nevezünk egy rendszer szélességének?

Answer 10

Az alrendszerek átbocsátási képességét, azaz a ciklusonként átadott utasítások számát.

Question 11

Milyen szűk keresztmetszetek jellemzik az első generációs szuperskalár architektúrákat és milyen megoldásokat adtak rá?

Answer 11

1. erőforrás - M: több végrehajtó egység beépítése
2. közvetlen kibocsátás - M: nincs
3. memória - M: cache bevezetése
4. elágazás feldolgozás - M: statikus elágazásbecslés
5. adat (RAW, WAR, WAW) - M: nincs