Для этого вводятся дополнительные буферные элементы для временного хранения обрабатываемых данных– «резервирующей станции»-RS (reservation station). Операнды могут временно хранится в них, до тех пор пока не будет устранена взаимозависимость по данным. Каждая станция идентифицируется битовым регистром «тэгом» (1 бит), который управляется устройством управления тэгов. Устройство управления проверяет текущее состояние тэгов всех используемых регистров и RS. Этот механизм позволяет аппаратно устранить конфликты между регистрами-источниками и регистрами-приемниками данных и, кроме того, RS-станции являются буфером между ступенью декодирования и считывания данных и исполнительными ступенями, работающими в параллель.
Для этого на станции хранится:
|
КОП |
Имя 1-го опер |
Операнд |
Тэг доступ. 1-го опер |
Имя 2-го опер. |
Операнд |
Тэг доступ. 2-го опер |
Имя рег. Рез-та |
Когда команда при диспетчеризации попадает в резервирующую станцию, все готовые операнды из регистрового файла переписывается в поле этой команды. Когда все операнды готовы, команда исполняется. Правда для исключения перемещения операндов RS- станция зачастую содержит не сами операнды, а указатели на них в регистровом файле или переупорядочивающем буфере.
Команды из ЗУ
Регистровый файл
Данные
Рис. Структура МП с множественными функциональными
Элементами (FU)
и резервирующими станциями (RS).
8. Особенности организации конвейеров суперконвейерных
МП.
В работе конвейеров суперконвейерных МП в отличие от суперскалярных МП делают упор на временной параллелизм работы, выполнение множественных операций на одних и тех же операционных элементах, глубокую конвейеризацию с быстрыми циклами шины и многофазным тактированием.
Суперконвейерные МП со степенью «n» имеют цикл конвейера 1/n от базового цикла работы. В сравнении со скалярными МП, выполняющим операцию сложения за один цикл, такая же операция в суперконвейерном МП займет «n» коротких циклов. Например, при n=3 временной цикл такого МП будет равен 1/3 базового цикла.
Производительность суперконвейерного МП.
Минимально необходимое время для выполнения N команд в суперконвейерном МП со степенью «n» и с «К» ступенчатым конвейером равна:
-базовый цикл
скалярного МП
-базовый цикл
суперконвейерного МП
Потенциальное ускорение суперконвейерного МП в сравнении с базовым МП:
= 
=
=
( )
При N
: n , т.е.
фактор производительности увеличивается пропорционально «n».Однако,
реально производительность таких конвейеров ограничивается сложностью их
управления и реально «n» редко превышает величину три.
В качестве примера
организации конвейера суперконвейерного процессора можно рассмотреть МП R4000 фирмы MIPS. Семейство
процессоров MIPS представляет пример конвейеров RISC МП ,имеющих хорошо оптимизированные ступени с
минимальными блокировками.
9. Комбинированные суперскалярные, суперконвейерные МП.
Максимальный рост производительности МП часто связан с комбинированным применением двух типов архитектуры.
В этом случае добиваются как хорошо оптимизированных по времени работы конвейеров, так и пространственный параллелизм работы множественных исполнительных устройств суперскалярной архитектуры.
Фактор производительности для данного типа конвейеров определяется как минимальное время , необходимое для выполнения N- независимых команд для машины со степенью параллелизма-«m,n»:
- базовый цикл ( )
Ускорение, в сравнении с базовой машиной равно:
При N: предел скорости составляет
величину
На рис. показана работа идеального конвейера для суперскалярной, суперконвейерной архитектуры МП с n=m=3.
Примерами процессоров, использующих комбинированные суперскалярную, суперконвейерную архитектуры, являются МП фирм MIPS- R8000-R10000, Alpha AXP 21026 и др.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.