Az utasítasok idöben parhuzamos feldolgozasanak alapvetö lehetöségei (prefetching, atlapolt utasítas végrehajtas, futószalag elvü feldolgozas, ebböl adódó szük keresztmetszetek (memória savszélesség és elagazasok) feloldasa)

Az utasítások idöben párhuzamos feldolgozásának alapvetö lehetöségei (prefetching, átlapolt utasítás végrehajtás, futószalag elvü feldolgozás, ebböl adódó szük keresztmetszetek (memória sávszélesség és elágazások) feloldása)

Futószalagos feldolgozás:

-   &n 313f53d bsp;    Elöfeltételei (két fokozatot figyelembe véve):

o   &n 313f53d bsp;  Két egymástól teljesen független hardver egységet kell kialakítani

o   &n 313f53d bsp;  Mindkét egység feldolgozási ideje megegyezik

o   &n 313f53d bsp; 

Idöbeli párhuzamosság (átlapolás)

Az egyik egység kimenete lesz a másik bemenete

Következtetés: Kellöen nagy számú utasítás esetén, két hardveregység használva, elvben megduplázódik a feldolgozás sebessége

-   &n 313f53d bsp;    El Bontsuk négy részre az utasítás-feldolgozási ciklust:

F          Fetch

D-S/O  Decoding - Source Operand

E          Execution

W/B     Write Back

Ekkor elvben megnégyszerezödik az utasítás-feldolgozás sebessége, de a teljesítmény növekedését a függöségek mérséklik!

-   &n 313f53d bsp;    Elölehívás: Az elözö utasítás visszaírási fázisát és az aktuális utasítás lehívási fázisát párhuzamosítjuk

o   &n 313f53d bsp;  maximum egy óraciklus nyerhetünk, amit a függöségek mérsékelnek

o   &n 313f53d bsp;  Példa:

§   &n 313f53d bsp;   A hatvanas évek nagyszámítógépeinek egy része

§   &n 313f53d bsp;   A 8086-os mikroprocesszor

-   &n 313f53d bsp;    Csak a végrehajtás fázisban (futószalag-elvü kialakítás):

o Példa:

§   &n 313f53d bsp;   Nagyszámítógépek: a 60-as évek vektorprocesszoros gépei

§   &n 313f53d bsp;   Mikroszámítógépek: ez a fázis kimaradt

-   &n 313f53d bsp;    A teljes utasítás-feldolgozási fázisban

o Maximum óraciklusonként tudunk feldolgozni egy utasítás, amit a függöségek mérsékelnek

o Példa:

§   &n 313f53d bsp;   Nagyszámítógépek (1960)

§   &n 313f53d bsp;   Mikroszámítógépek: 80286

A futószalagos feldolgozás következményei

-   &n 313f53d bsp;    Memóriakezelés:

o   &n 313f53d bsp;  A memória lassabb, mint a processzor.
Hagyományos, szekvenciális elvü 4 ciklusú utasítás:

Négyfokozatú futószalag esetén:

Míg a hagyományos szekvenciális feldolgozásnál - a példánk esetében - csak minden negyedik óraciklusban kell utasítást lehívni, addig 4 fokozatú futószalagnál már maximum óraciklusonként, amit a függöségek csökkenthetnek.

o   &n 313f53d bsp;  A memória-alrendszert gyorsításokkal egészítették ki

o   &n 313f53d bsp;  A gyorsítótárak a 80-as évek második felében terjedtek el robbanásszerüen, a futószalagos feldolgozás terjedésével párhuzamosan

-   &n 313f53d bsp;    Vezérlés-függöségek:

o   &n 313f53d bsp;  Az okozott teljesítmény-redukció mértéke:

§   &n 313f53d bsp;   Feltétlen vezérlésátadás esetén az ugrási rés (buborék) mérete N-1, ahol N a futószalag fokozatainak száma

§   &n 313f53d bsp;   Feltételes vezérlésátadás esetén ehhez hozzájön a feltétel kiértékelés, az ugrási cím számítása és a bonyolultabb dekódolás is

o   &n 313f53d bsp;  A teljesítmény-csökkenés mérséklése:

§   &n 313f53d bsp;   A korai gépekben hardver-kiegészítéssel lehetövé tették, hogy a dekódolás végére elöálljon az ugrási cím

§   &n 313f53d bsp;   A korai RISC gépekben késleltetett ugrást alkalmaztak

§   &n 313f53d bsp;   A CISC gépek esetén megjelent:

ˇ   &n 313f53d bsp;   A fix elörejelzés: A következö végrehajtandó utasítás mindig az ugrási címen helyezkedik el

ˇ   &n 313f53d bsp;   Az ugrási cím elöáll a dekódolási szakasz végére, majd folytatják az utasítások lehívását az ugrási címet követöen

ˇ   &n 313f53d bsp;   A feltételes vezérlés-átadásokban a feltételek kiértékelése az execution szakasz végén következett be:

o   &n 313f53d bsp;  Az elörejelzés helyes volt s folytatódott az utasítások feldolgozása az elkezdett irányba

o   &n 313f53d bsp;  Hibás volt, ekkor az elkezdett utasításokat eldobták és elkezdték a feldolgozást a helyes irányba. Pl.: 80486.

ˇ   &n 313f53d bsp;   Feloldatlan feltételes vezérlési függöség: amikor a feltétel nagy késleltetésü (látenciájú) (szorzás, osztás) utasításra vonatkozik, ami nem hajtódik végre a feltételes vezérlésátadási utasítás execution szakaszának végére → ezért blokkolódik a feldolgozás.

Pl.:

a=x/y
if a=1 (várnia kell az elözöre)