Назначение программного автомата. Достоинства VLIW-архитектуры ЦСП. Преимущества конвейерного выполнения команд

Автор не несет ответственности за правильность или неправильность представленных матераилов.

Контрольная по части 3.2

1. Каково назначение программного автомата?

Программный автомат выполняет функции чтения (выборки) команд из памяти программ, их декодирования (распознавания их смысла) и организации исполнения.

2. Чем программный автомат суперскалярного процессора отличается от программного автомата классического ЦСП?

Классический процессор выбирает и выполняет команды последователь но друг за другом (“in-order”). Суперскалярный процессор поддерживает несколько потоков команд, читаемых из памяти и выполняемых параллельно. При этом суперскалярный процессор имеет сложную дополнительную логику динамического распараллеливания команд, и команды могут выполняться в произвольном порядке (“out of order”).

3. Каковы достоинства VLIW-архитектуры ЦСП перед суперскалярным процессором с точки зрения программного автомата?

VLIW-архитектура реализует принцип суперскалярного выполнения команд без дополнительной логики динамического распараллеливания. Параллельные потоки команд организуются на этапе компиляции или разработки кода.

4. Какие преимущества дает применение конвейерного выполнения команд?

 При применении командного конвейера скорость выполнения потока команд увеличивается в число раз, равное количеству этапов, на которое разбит процесс исполнения каждой команды в отдельности. Применение командного конвейера позволяет в соответствующее число раз повысить тактовую частоту процессора.

5. Что такое простой командного конвейера?

Простой конвейера возникает, когда следующей выполняемой команде требуется для работы данные, получаемые в результате выполнения текущей команды. И следующая команда не может быть выполнена, пока не будет полностью завершена текущая команда. А так как комнады выполняются по частям с помощью конвейерной обработки, то некоторое число тактов ковейер будет простаивать, ожидая завершения выполнения текущей операции.

6. Каковы недостатки применения конвейерного выполнения команд?

Основными недостатками конвейерного исполнения команд являются усложнение работы с такими процессорами, требующей учета взаимозависимостей команд в ковейере, и возможность возникновения «простоя процессора».

7. Что такое ветвления и почему программный автомат сигнальных процессоров должен иметь средства их аппаратной поддержки?

 Ветвление – зависимость адреса следующей команды , к которой осуществляется переход, от некоторого условия (ветвление – это условный переход). Организация ветвления требует выполнения дополнительных действий, связанных со сравнением и принятием решения. А так как эти действия не могут быть выполнены за один такт и в связи с конвейерной обработкой команд может возникнуть ситуация, когда во время вычисления и проверки условия перехода, процессор продолжает выполнять операции, следующие последовательно. И когда принимается решение о переходе, конвейер частично занят уже ненужными вычислениями. Требуется провести отчистку ковейера и продолжить выполнение программы с команды, к которой был осуществлен переход. А это бесцельная трата вычислительных ресурсов процессора. Поэтому программный аппарат должен иметь аппаратные стредства поддержки ветвлений.

8. Приведите примеры ветвлений.

 Не ясно в какой форме требуется привести пример. В текстовом описании, в программном или как представлено в материале (см. таблицу).

9. Что такое цикл с нулевыми издержками (zero overhead)?

Цикл с нулевыми издержками – цикл, при выполнении которого ресурсы процессора полностью направляются на выполнения операций в цикле и практически не используются для вычислений, связанных с организацией цикла (изменение счетчика, проверка условия и т.п.).