|
Superskalyar xisoblashlar
|
| bet | 3/4 | | Sana | 24.12.2023 | | Hajmi | 291 Kb. | | #127829 |
Bog'liq ixlosp O\'QUVCHILARNI O\'RGANISH METODIKASI 36, A1 to`liq lug`at, A1 to`liq lug`at, ish reja materialshunoslik., 3А1 ЭЛ тех, JYUL VERN, Annotatsiyaning turlari, annotatsiya tuzilmasi, Annotatsiya matni, uning tuzilishi-fayllar.org, 1928867, 42-topics-for-ielts-speaking-part-1-suggested-answers-2016, Basic IELTS listening [@english ebooks], 10.5.3 2021-04-29 11 35 49, 10.5.2 2021-04-19 12 04 42, Soliqlar va soliqqa tortish(1), 1675186064 Informatika va axborot texnologiyalari fanidan o`quvchilarning mustaqil ishlarini tashkil etish Superskalyar xisoblashlar
Superskalyar protsessorida bir nechta ko'rsatmalarni bir vaqtning o'zida bajarish uchun ma'lumotlar katalogi apparatining bir nechta nusxalari mavjud. rasmda tsiklga ikkita ko'rsatma olinadigan va bajariladigan ikki tomonlama superskali protsessorning blok diagrammasi keltirilgan. Ma'lumotlar to'plami ko'rsatmalar xotirasidan bir vaqtning o'zida ikkita ko'rsatmalarni oladi. To'rt manbali operandni o'qish va har bir tsiklda ikkita natijani yozish uchun oltita portli registr fayli mavjud. Bundan tashqari, ikkita ko'rsatmani bir vaqtning o'zida bajarish uchun ikkita ALU va ikkita portli ma'lumotlar xotirasi mavjud.
Superskalyar protsessori - bu bitta protsessor ichida buyruq sathidagi parallellik deb nomlangan parallellik shaklini amalga oshiruvchi protsessor. Har bir soat tsikli uchun eng ko'p bitta buyruqni bajarishi mumkin bo'lgan skalar protsessordan farqli o'laroq, superskalyar protsessor bir vaqtning o'zida bir nechta ko'rsatmalarni protsessorning turli xil ijro etuvchi birliklariga yuborish orqali soat tsikli davomida bir nechta buyruqlarni bajarishi mumkin. Shuning uchun u ma'lum bir soat tezligida boshqacha imkoniyatlardan ko'ra ko'proq ishlashga imkon beradi (vaqt birligida bajarilishi mumkin bo'lgan ko'rsatmalar soni). Har bir ijro etuvchi birlik alohida protsessor emas (yoki protsessor ko'p yadroli protsessor bo'lsa, yadro), balki arifmetik mantiqiy birlik kabi bitta protsessor ichidagi ijro resursidir.
Flinn taksonomiyasida bitta yadroli superskalyar protsessor SISD protsessori (Yagona ko'rsatma oqimi, Yagona ma'lumotlar oqimi) deb tasniflanadi, ammo qisqa vektorli operatsiyalarni qo'llab-quvvatlaydigan bitta yadroli superskalyar protsessori SIMD (Yagona ko'rsatma oqimi, Bir nechta ma'lumotlar) deb tasniflanishi mumkin. oqimlar). Ko'p yadroli superskalyar protsessor MIMD protsessori deb tasniflanadi (Ko'p ko'rsatmalar oqimlari, bir nechta ma'lumotlar oqimlari).
Superskalyar protsessori odatda quvurli bo'lsa ham, superskalyar va truboprovodlarning bajarilishi ishlashni yaxshilashning turli usullari deb hisoblanadi. Birinchisi bir nechta buyruqlarni bir nechta ijro birliklari yordamida parallel ravishda bajaradi, ikkinchisi esa bir xil buyruq birligidagi bir nechta ko'rsatmalarni ijro etuvchi birlikni turli bosqichlarga bo'lish orqali parallel ravishda bajaradi.
Superskalyar texnikasi an'anaviy ravishda bir nechta aniqlovchi xususiyatlar bilan bog'liq (ma'lum bir CPU ichida):
Ko'rsatmalar ketma-ket ko'rsatmalar oqimidan beriladi
CPU dinamik ravishda ish vaqtidagi ko'rsatmalar o'rtasidagi ma'lumotlarga bog'liqlikni tekshiradi (kompilyatsiya vaqtida dasturiy ta'minotni tekshirishga nisbatan)
CPU soat tsikli uchun bir nechta ko'rsatmalarni bajarishi mumkin.
Oddiy superskalyar quvur liniyasi. Bir vaqtning o'zida ikkita yo'riqnomani olish va jo'natish orqali har bir tsikl uchun maksimal ikkita ko'rsatma bajarilishi mumkin. (IF = Instruction Fetch, ID = Instruction Decode, EX = Execute, MEM = Memory access, WB = Ro'yxatdan o'tish orqaga yozish, i = Instruction number, t = Soat tsikli [ya'ni vaqt])
Seymour Cray-ning 1966 yildagi CDC 6600 modeli birinchi superskalyar dizayni sifatida tez-tez tilga olinadi. 1967 yilgi IBM System / 360 Model 91 yana bir superskalyar meynfreymi edi. Motorola MC88100 (1988), Intel i960CA (1989) va AMD 29000 seriyali 29050 (1990) mikroprotsessorlari birinchi tijorat yagona chipli superskalyar mikroprotsessorlari bo'lgan. Bu kabi RISC mikroprotsessorlari birinchi bo'lib superskalyar bajarilishini boshladilar, chunki RISC bir nechta ijro etuvchi birliklarni kiritish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan bepul tranzistorlar va o'lik maydonlarni arxitektura qiladi (shu sababli RISC konstruktsiyalari 1980-yillar va 1990-yillarga qadar CISC dizaynlaridan tezroq edi).
Kam quvvatli dasturlarda, o'rnatilgan tizimlarda va batareyali qurilmalarda ishlatiladigan protsessorlar bundan mustasno, taxminan 1998 yildan beri ishlab chiqilgan barcha umumiy maqsadli protsessorlar superskalyardir.
P5 Pentium birinchi superskalyar x86 protsessori edi; Nx586, P6 Pentium Pro va AMD K5, x86-ko'rsatmalarini sinxron ravishda dinamik mikrokodga o'xshash mikro-operatsion ketma-ketliklarga dekodlashning birinchi dizaynlaridan biri edi. buferlangan qisman ko'rsatmalarni dinamik ravishda rejalashtirish uchun ochildi va sodda P5 Pentium-da qo'llaniladigan qattiqroq usullarga nisbatan ko'proq parallellikni chiqarib olishga imkon berdi; shuningdek, spekulyativ ijro etishni soddalashtirdi va rivojlangan Cyrix 6x86 kabi dizaynlarga nisbatan yuqori soat chastotalariga imkon berdi
Eng oddiy protsessorlar - skalar protsessorlari.
Skalyar protsessor tomonidan bajarilgan har bir ko'rsatma odatda bir vaqtning o'zida bir yoki ikkita ma'lumotlar elementlarini boshqaradi. Aksincha, vektorli protsessor tomonidan bajarilgan har bir ko'rsatma bir vaqtning o'zida ko'plab ma'lumotlar elementlarida ishlaydi. Analogiya - bu skalar va vektorli arifmetikaning farqidir. Superskalyar protsessori bu ikkalasining aralashmasi. Har bir ko'rsatma bitta ma'lumot elementini qayta ishlaydi, lekin har bir protsessorda bir nechta ijro birliklari mavjud, shuning uchun bir nechta ko'rsatmalar bir vaqtning o'zida alohida ma'lumotlar elementlarini qayta ishlashlari mumkin.
Superskalyar protsessori dizayni buyruqlar dispetcherining aniqligini oshirishga va har doim bir nechta ijro etuvchi birliklarni ishlatishga imkon berishga imkon beradi. Bu birliklar soni ko'payganligi sababli tobora muhim ahamiyat kasb etmoqda. Dastlabki superskali protsessorlarda ikkita ALU va bitta FPU bo'lishi kerak edi, keyinchalik PowerPC 970 kabi to'rtta ALU, ikkita FPU va ikkita SIMD birlikni o'z ichiga oladi. Agar dispetcher ushbu birliklarning hammasini ko'rsatmalar bilan oziqlantirishda samarasiz bo'lsa, tizimning ishlashi oddiy, arzonroq dizayndan yaxshiroq bo'lmaydi.
Superskalyar protsessori odatda bir mashina tsikli uchun bitta buyruqdan ortiq bajarilish tezligini ta'minlaydi. Ammo bir vaqtning o'zida bir nechta ko'rsatmalarni qayta ishlash arxitekturani superskalaga olib kelmaydi, chunki quvurli, ko'p protsessorli yoki ko'p yadroli arxitekturalar ham bunga erishadi, ammo turli xil usullar bilan.
Superskalyar protsessorida dispetcher xotiradan ko'rsatmalarni o'qiydi va ularning qaysi biri parallel ravishda bajarilishi mumkinligi to'g'risida qaror qabul qiladi, ularning har birini bitta protsessor tarkibidagi bir nechta ijro birliklaridan biriga yuboradi. Shuning uchun, superkkal protsessorni bir nechta parallel quvur liniyalarini tasavvur qilish mumkin, ularning har biri bitta buyruq ipidan bir vaqtning o'zida ko'rsatmalarni qayta ishlaydi.
To'rtta superkala Alpha 21164 protsessorlari bo'lgan CRAY T3e superkompyuterining protsessor platasi
3. Superskalyar texnikasidan foydalanish samaradorligini oshirish uchta asosiy yo'nalish bilan cheklangan:
Ko'rsatmalar oqimidagi ichki parallellik darajasi (protsessordan bir xil hisoblash manbalarini talab qiladigan ko'rsatmalar)
Qarama-qarshilikni tekshirish mantiqiyligi va ro'yxatga olish tizimining nomini o'zgartirishning murakkabligi va vaqt narxi
Filial ko'rsatmalariga ishlov berish
Mavjud ikkilik bajariladigan dasturlar turli darajadagi ichki parallellikka ega. Ba'zi hollarda ko'rsatmalar bir-biriga bog'liq emas va bir vaqtning o'zida bajarilishi mumkin. Boshqa hollarda, ular bir-biriga bog'liqdir: bitta ko'rsatma boshqasiga yoki resurslariga yoki natijalariga ta'sir qiladi. Ko'rsatmalar a = b + c; d = e + f parallel bajarilishi mumkin, chunki natijalarning hech biri boshqa hisob-kitoblarga bog'liq emas. Biroq, ko'rsatmalar a = b + c; b = e + f ko'rsatmalar birliklar bo'ylab harakatlanish jarayonida bajarilish tartibiga qarab parallel ravishda bajarilmasligi mumkin.
Ko'rsatmalar oqimida ko'rsatmalararo bog'liqliklar bo'lmasligi mumkin bo'lsa-da, superskalyar protsessori shunga qaramay ushbu imkoniyatni tekshirishi kerak, chunki boshqacha ishonch yo'q va qaramlikni aniqlay olmaslik noto'g'ri natijalarga olib keladi.
Yarimo'tkazgich jarayoni qanchalik tez rivojlangan bo'lmasin yoki almashtirish tezligi qanchalik tez bo'lmasin, bu bir vaqtning o'zida qancha ko'rsatma yuborilishi mumkinligi to'g'risida amaliy cheklov qo'yadi. Jarayonning ilgarilashi ko'p sonli bajarilish birliklariga imkon beradi (masalan, ALU), ko'rsatmalarga bog'liqlikni tekshirish yuki, ba'zi bir bog'liqliklarni yumshatish uchun registrning nomini o'zgartirish sxemasining murakkabligi tez o'sib boradi. Birgalikda quvvat sarfi, murakkabligi va eshikni kechiktirish xarajatlari bir vaqtning o'zida sakkizta yuborilgan ko'rsatmalarga qadar bo'lgan superskalyar tezligini cheklaydi.
Ammo aks holda odatiy superskali protsessorda cheksiz tez bog'liqlikni tekshirish mantig'ini hisobga olgan holda, agar ko'rsatmalar oqimining o'zi juda ko'p bog'liqliklarga ega bo'lsa, bu ham mumkin bo'lgan tezlikni cheklaydi. Shunday qilib kod oqimidagi ichki parallellik darajasi ikkinchi cheklovni hosil qiladi.
Umuman olganda, ushbu cheklovlar muqobil me'moriy o'zgarishlarni tekshirishga undaydi, masalan, juda uzun ko'rsatma so'zi (VLIW), aniq parallel ko'rsatma hisoblash (EPIC), bir vaqtning o'zida ko'p o'qish (SMT) va ko'p yadroli hisoblash. VLIW-da, ish vaqtida apparat mantig'iga bog'liqlikni tekshirishning og'ir vazifasi o'chiriladi va kompilyatorga topshiriladi. Parallel ravishda buyruqni hisoblash (EPIC) qo'shimcha keshni oldindan olish ko'rsatmalariga ega VLIWga o'xshaydi. Bir vaqtning o'zida multithreading (SMT) - bu superskali protsessorlarning umumiy samaradorligini oshirish uslubidir. SMT zamonaviy protsessor arxitekturasi tomonidan taqdim etilgan resurslardan yaxshiroq foydalanish uchun bir nechta mustaqil ijro etilishiga ruxsat beradi. Superskalyar protsessorlari ko'p yadroli protsessorlardan bir nechta bajarilish birliklari butun protsessor bo'lmasligi bilan farq qiladi. Bitta protsessor ALU, integer multiplikator, integer shifter, FPU va boshqalar kabi aniqroq ijro etuvchi birliklardan iborat bo'lib, ko'plab ko'rsatmalarning parallel ravishda bajarilishini ta'minlash uchun har bir ijro birligining bir nechta versiyalari bo'lishi mumkin. Bu ko'p yadroli protsessordan farq qiladi, u bir vaqtning o'zida bir nechta iplarning ko'rsatmalarini qayta ishlaydi, bitta ishlov berish birligi uchun bitta ip ("yadro" deb nomlanadi). Shuningdek, u bir nechta ko'rsatmalar bir vaqtning o'zida bajarilishning turli bosqichlarida bo'lishi mumkin bo'lgan truboprovodli protsessordan farq qiladi. Har xil alternativ usullar bir-birini inkor etmaydi - ular bitta protsessorda birlashtirilishi mumkin (va tez-tez). Shunday qilib, ko'p yadroli protsessor mumkin, agar har bir yadro bir nechta parallel quvurlarni o'z ichiga olgan mustaqil protsessor bo'lsa, har bir quvur liniyasi superskalyar bo'ladi. Ba'zi protsessorlarga vektor qobiliyati ham kiradi.
Boshqarish qurilmasi - funksiyasi buyicha shaxsiy kompyutening eng murakkab qurilmasi xisoblanadi. U mashinaning barcha bloklariga yetkaziladigan boshqarish signallari kayta ishlaydi.Protsessor markaziy protsessor, u boshqa protsessorlar bo'lgan kompyuterda uning dominant rolini ko'rsatuvchi) zamonaviy kompyuterning asosiy komponentlaridan biri va ish stoli, noutbuk yoki PDA. CPU maxsus chip ( taxminan 5 × 5 sm), kompyuterning barcha boshqa qismlarini boshqarish. Boshqacha aytganda, protsessor sizning kompyuteringizning "miyasi" dir. Protsessorning asosiy vazifasi - turli buyruqlar (yoki aniqroq, ko'rsatmalar)kompyuterning ishlashi uchun zarur. Protsessorning maqsadi shuningdek, "ishlov berish, ishlash" degan ma'noni anglatuvchi inglizcha fe'ldan kelib chiqqan, ya'ni "ishlov berish, bajarish, bajarish" degan ma'noni anglatishi mumkin. Protsessor boshqa qurilmalardan va turli xil dasturlardan olgan ko'plab ko'rsatmalarni bajaradi. Qurilmalar va kompyuter dasturlari tomonidan amalga oshiriladigan barcha operatsiyalar protsessor tomonidan ishlov berilishi kerak, bu holda kompyuterda hisoblasholmaydi, shuning uchun protsessor kompyuteringiz qanchalik tez va samarali ekanligiga bog'liq.Yoki ishlash protsessor biridan farqli parametrlar bo'yicha o'lchangan soatchastotaUshbu parametr megahertz (MGts qisqartmasi ishlatilgan) yoki gigahertz (qisqartirilgan GGs) da ko'rsatilgan. Qancha ko'p soat chastotasi protsessor, u qanchalik buyurtma berishi va uning narxini qanchalik yuqori bo'lsa, shuncha ko'p bo'ladi. Shunga qaramay, protsessorning tezligi uning chastotasiga bog'liq emas, bu erda juda ko'p nuans bor. Agar ilgari " ko'proq chastota = ko'proq tezlik"Hozircha bir xil soat chastotasi bilan ishlaydigan protsessorlar, ammo turli xil ichki me'morlar mutlaqo boshqa ishlashni namoyish qila olishmaydi. Shuni yodda tutingki, kompyuteringizning umumiy tezligi nafaqat CPUga, balki boshqa komponentlarga, xususan, anakart va qattiq disklarga ham bog'liq.
Zamonaviy shaxsiy kompyuterlar va noutbuklar uchun protsessorlarning asosiy ishlab chiqaruvchilari ikkitadir, ular Intel va AMD hisoblanadi. Intel Core 2 Duo protsessorlari oilasi orqali barcha va har bir kompyuter foydalanuvchisiga ma'lum. Biroq, Core 2 Duo davri deyarli to'la - to'rtta sakkiz yadroli protsessor Core i3, i5, i7 oilasida yaxshi ishlashi orqada qolmadi. Core 2 duo imkoniyat yo'q. Kompaniya AMDan'anaviy ravishda Intel kabi protsessorlari orqali matbuotga intiladi A seriyali va Phenom II X4. Ishlash protsessor Albatta, faqat soat chastotasi asosida o'lchangan. Birinchi, ikkinchi, uchinchi va hk darajalarining kesh xotirasi miqdori, avtobus ma'lumotlarining chastotasi va boshqalar kabi omillar ham rol o'ynaydi. CPU - Markaziy protsessor kompyuterning asosiy komponenti, "miyasida" va uning asosiy xususiyatlarini aniqlaydi. "Keyin silikon kristall ustida katta integratsiya elektron (LSI) hosil bo'ldi. Katta integrallashgan elektron o'lchamli emas, balki uning tarkibiga kiradigan tranzistorlar elementlari soni jihatidan.
CPU xususiyatlari Soat chastotasi - Bu protsessorning o'ziga xos xususiyati bo'lib, u butun tizimning imkoniyatlarini va ishlashini belgilaydi. Har bir protsessor turi turli xil modellar (oila) shaklida bo'ladi turli xil xususiyatlarga ega va, eng muhimi, soat chastotasi. Shunday qilib, Pentium IV protsessori turli xil versiyalarda 2.0 dan 3.8 MGts soat frekansında ishlab chiqarilishi mumkin. Protsessorning soat chastotasi ikki omil bilan belgilanadi: tizim avtobusining chastotasi va protsessorning ichki multiplikatori (ichki soat chastotasi). Birinchi parametr, aslida, protsessorning o'ziga bog'liq emas, lekin anakart, aniqrog'i, chipset tomonidan aniqlanadi. Anakartlar turli chastotalarda - 256 dan 800 MGts gacha bo'lishi mumkin. Protsessor soat chastotasi generatori deb nomlangan mikrokitruza bilan yaqin aloqada ishlaydi. GTP kompyuterning barcha tugunlarining ishlarini sinxronlashtiradigan davriy pulslarni ishlab chiqaradi. Bu kompyuter ichida metronomning bir turi. Ushbu metronomning ritmi CPU bilan ishlaydi. Soat chastotasi sekundiga ko'chki soniga teng. Shoyadki - joriy zarba boshlanishi va keyingi davr boshidagi vaqt oralig'i. Protsessor tomonidan har bir operatsiyani bajarish uchun ma'lum miqdorda Shomil ajratilgan. MGts da o'lchandi.
Tehshag Protsessor millionlab tranzistorlardan iborat. Ular, odatda, katod nurlari trubkasi (CRT) ekranida to'rtburchaklar shaklidagi panjara kabi fosforli donalarning tugunlarida nuqta sifatida tasavvur qilishlari mumkin. Protsessor tranzistorlari orasidagi masofa ishlatiladigan ishlab chiqarish texnologiyasi bilan belgilanadi va hozirda 0,09 mikron yoki 90 nm. Masofa qanchalik qisqa bo'lsa, yaxshiroq. Transistorning o'lchamini kamaytirish maydonning pasayishiga olib keladi, ya'ni issiqlik tarqalish kuchi va ishlab chiqarish xarajatlari pasayadi, protsessorning maksimal tezligi oshadi.
Protsessorning hajmi Raqamli imkoniyatlar - protsessor tomonidan bir vaqtning o'zida qayta ishlanishi yoki uzatilishi mumkin bo'lgan ikkilik kod bitlarining maksimal soni. Protsessorning ishlash hajmi qayta ishlangan ma'lumotlar joylashtirilgan ro'yxatga olish registri imkoniyatlari bilan belgilanadi. Masalan, 2 baytlik registrning kengligi 16 bit, keyin CPU kengligi 16 ga teng, 8 bayt -64 hujayra alohida protsessor buyrug'i bilan ishlov berish uchun mavjud bo'lgan ma'lumotni ushlab turuvchi ketma-ket RAM baytlari. Hujayra xotirasi tarkibiga kompyuter so'zlari deyiladi. Shubhasiz, xotira uyasi va kompyuter so'zining hajmi protsessor soniga teng. CPU va ichki xotira o'rtasidagi axborot almashinuvi kompyuter so'zlari bilan amalga oshiriladi. Xotira uyasi manzili ml ga teng. byte (eng past raqamli baytlar) hujayradan iborat. Ikkala bayt va hujayraning manzillari 0 dan boshlanadi. Hujayralarning manzillari kompyuter so'zidagi bayt sonlarining ko'paytmasi bo'lib, hujayra axborot uchun konteyner bo'lib, kompyuter so'zi hujayradagi ma'lumotdir.
Manzil maydoni Unvonli avtobusda protsessor manzil kodini - xotira xujayrasining manzilini yoki ma'lumot uzatgichi orqali yuborilgan tashqi qurilmani ko'rsatuvchi ikkilik raqamni yuboradi. Unvon maydoni - protsessor manzil kodidan foydalanib kirish imkoniyatiga ega bo'lgan bir nechta manzillar (ko'p manzil). Unvon kodi n - bit bo'lsa, u holda manzil maydonining hajmi 2 n baytda bo'ladi Odatda, manzil kodining o'lchami = manzil avtobusidagi (adreslar avtobusi kengligi)
CPU arxitekturasi - protsessor va mavjud tizim buyrug'i (yo'riqnomalar). Arxitektura quyidagi elementlarni o'z ichiga oladi: a) qo'mondon tizimi va manzilni aniqlash usullari) buyruqlar bajarilishini bir vaqtning o'zida birlashtirish imkoniyati) MPg da qo'shimcha tugun va qurilmalarning mavjudligi) protsessor ishining protsessor usullari) Buyruq tizimi protsessor tomonidan bajarilishi mumkin bo'lgan buyruqlar majmui. Zanjirband etilgan bilaguzuk Bugungi protsessorlar quvurlarni qayta ishlash jarayonini tashkil etuvchi bir necha ketma-ket buyruqlar bajarilishini birlashtiradi. Protsessor buyrug'i bajarilishini bosqichlarga ajratadi. Masalan, Pentium - 5 bosqichda: 1) dasturning bir qismini xotiradan o'qish (namuna olish, RAM yoki keshdan buyruqni o'qish) 2) ko'rsatmaning davomiyligini aniqlang (buyruqning dekodlanishi va parolini bekor qilish, ya'ni amalga oshiriladigan operatsiya kodini aniqlash) 3) agar bu buyruqda ishlatilsa, xotira uyasi manzilini aniqlang 4) buyruqni bajarish 5) natijani saqlash. Har bir bosqichga qadam deyiladi. 5-qadamli konveyer chiqadi. Quvurlarni qayta ishlash jarayonida har bir qadamga 1 soat tsikli ajratiladi. Har bir yangi o'lchovda yagona buyruq bajarilishi tugaydi va yangi dasturni boshlash boshlanadi. Bu jarayon deyiladi thread ishlov berish . Quvurning 5 bosqichli buyrug'ining umumiy vaqti soat chastotasining 5 ta davri bo'ladi. Har bir aylanish jarayonida quvur liniyasi bir vaqtning o'zida 5 xil buyruqlar bilan ishlaydi. Shunday pipelining protsessor ishlashini yaxshilaydi, biroq buyruqning bajarilish vaqtini qisqartirmaydi. G'oliblik, bir vaqtning o'zida bir nechta jamoalarning ishlov berishiga bog'liq. Superscalar protsessori mavjudligi - ikkita konveyer. Super konveyer - Quvurning 5 bosqichidan ko'prog'i, bunday qaror CPU ishini sezilarli darajada oshirdi.
Ko'p quvur o'tkazish amaliyoti qo'llaniladi. Deyarli barcha yo'riqnomalar, suzuvchi nuqta operatsiyalari va o'tish ko'rsatmalari bundan mustasno, parallel ravishda bajarilishi mumkin. Supersklyarny va superkoveverny quvvatlarda ikkitadan ortiq konveyer va besh bosqichdan ko'proq bo'lishi kerakligini anglatadi. Quvur liniyasi dasturlarning chiziqli bo'linmalarini bajarish tezligiga sezilarli ta'sir ko'rsatmoqda, bu esa, suzuvchi nuqta operatsiyalari va o'tish buyruqlaridan tashqari, parallel ravishda bajarilishi mumkin. O'rnatilgan qurilmalar CPU asosiy komponentlari yadro, kesh va avtobus. CPU yadrosiyo'riqnomani bajaradi. Buyruqlar operatsiyalari ro'yxatga olinadi. Registrlarning hajmi protsessor hajmini belgilaydi. "Yadro" tushunchasi topologik ma'noga ega - protsessor chipining markazida joylashgan va uning atrofida kesh xotirasi va boshqa bloklar mavjud. Xuddi shu turdagi protsessor turli xil "yadro" larga o'rnatilishi mumkin. Bugungi kunda ko'p yadroli tizimlar mavjud. Bir kristallagi 2, 4, 6, 8 yadrosi joylashtirilgan. Kesh xotirasi(RAM kesh) tezroq, lekin arzonroq dinamik (DRAM) xotirada saqlangan ma'lumotlarga kirishni tezlashtirish uchun ishlatiladigan yuqori tezlikli statik (SRAM) xotiraga ega.
Protsessor bir xil ma'lumotlarni yoki dastur ko'rsatmalariga qayta-qayta kirishganda, kirish tezlashadi. Kesh iste'mol qiladigan so'nggi ma'lumotlarni saqlaydi va protsessor ularni keshdan tezda o'qiydi. Naqd - bu tezkor protsessor va nisbiy asta-sekin ishlaydigan bufer xotirasi, bu ma'lumotlarni qayta ishlashni sezilarli darajada tezlashtiradi. 2 tur mavjud: L1 va L2 (ingliz tilining 1 va 2 darajalari darajasida - "level"). L1 keshni dastlab protsessor chipiga ulangan va uning ajralmas qismi hisoblanadi. Ushbu ko'rsatmalar uchun protsessor ko'rsatmalari va ma'lumotlar mavjud. Katta L1 keshi juda ko'p shartli sharoitlarda juda foydalidir, chunki u vazifa konteksti deb ataladi, ya'ni. ushbu vazifalarni almashtirish uchun zarur bo'lgan ma'lumotlar. Hajmi 2 * 32Kb, 2 * 64Kb, 2 * 128Kb, 2 * 256Kb. L2 keshi protsessor va RAM chastotasidagi farqni qoplash uchun ishlatiladi. Joylashtirilgan yoki mot. yadrodan alohida yoki protsessor qutisidan ajratiladi. Uning asosiy parametri hajmi: qancha katta bo'lsa, tizim qanchalik tez ishlaydi. Lekin, bu xotira qimmat, shuning uchun keshning hajmi ishlash va tizim narxi o'rtasida uzilishdir. Turli xil protsessorlar uchun odatdagi kesh o'lchovlari (512Kb, 1Mb, 2Mb, 4Mb), shuning uchun kesh yanada kamroq RAM ma'lumotlarini kutish holatlarini kamaytirish orqali ishlashni yaxshilaydi. Kerakli buyruqlar va ma'lumotlar oldindan kiritilgan tezroq keshdan olinadi.
Ikki keshni ishlatish ma'lumotni o'qishda nizolarni bartaraf qiladi, bir vaqtda o'qish mavjud. Protsessor anakartdagi boshqa qurilmalar bilan, xususan, asosiy xotirasi orqali muloqot qiladi protsessor avtobusi. Eslatib o'tamiz, avvalgi ikkala asosiy xotira va protsessor tizim xotirasi deb atalgan avtobusda bo'lgan. Endi ishlashni yaxshilash uchun protsessor o'z avtobusiga ega. (1066 MHz, 800 MHz, 533 MHz, 333 MHz). Kopyalayici - "suzuvchi nuqta" (yoki vergul) bilan ishlaydigan maxsus birlik. Xususan, aniq va murakkab hisob-kitoblar, shuningdek, bir qator grafik dasturlarda ishlash uchun foydalaniladi. Protsessorda siz quyidagi asosiy qismlarni tanlashingiz mumkin: —filial tahmin birligi (o'tish manzillari - BPST); suzuvchi nuqta birligi; - CPU xatolarni aniqlash vositalari Dasturning yo'nalishini nazorat qilish. Agar dastur shartli yoki shartsiz o'tishni boshdan kechirayotgan bo'lsa, o'tish moslamasini dekodlashdan va manzilni olganidan so'ng, protsessor yangi manzildan ma'lumotlarni o'qishga kirishadi. Bu manzilni qabul qilmaguncha konveyer bekor turishi aniq. Bu holat juda tez-tez sodir bo'ladi, shuning uchun dasturning "salbiy" ta'sirini kamaytirish uchun dasturda yuz beradigan barcha o'tishlar maxsus tarmoq maqsadli tamponida eslab qoladi. O'tkazish ko'rsatmalari bajarilayotganda, protsessor buferdagi manzilning mavjudligini tekshiradi va dasturni ushbu manzildan o'qishni boshlaydi. So'zsiz o'tishga o'tishda translatsiyalarning "tarix" jadvali yaratiladi, buning asosida protsessor o'tishni amalga oshiradimi yoki yo'qmi deb qaror qiladi va taxminiy manzildan ko'rsatmalarning bajarilishini boshlaydi - bu spekulyativ ijroiya. to'xtaydi, quvur o'chiriladi va bajarilish to'g'ri manzilda boshlanadi.
Shuning uchun, to'g'ri prognoz qilish ehtimoli eng yuqori darajada bo'lishi juda muhimdir. Zamonaviy protsessorlarda u 80-90% oralig'ida joylashgan. O'tish manzilining prognozlash bloki, tarmoqli algoritmni bajarishning mumkin bo'lgan usullarini taxmin qilish orqali vaqtni tejash orqali ish faoliyatini yaxshilash imkonini beradi. FPU (suzuvchi punkt birligi) suzuvchi nuqta birligi. Ushbu qurilma MMX ning suzuvchi nuqtasi va multimediya operatsiyalarini ta'minlaydi. Odatda u alohida-alohida quvur liniyasini o'z ichiga oladi, qoida tariqasida bunday operatsiyalar faqat bitta quvurda bajarilishi mumkin. So'nggi paytlarda FPU birligining ishlashi MMX buyruqlar uchun yozilgan yoki uch o'lchovli grafikalar bilan ishlash uchun yozilgan juda ko'p dasturlarning paydo bo'lishi tufayli e'tibor berishga boshladi. Juda murakkab qurilmalar bo'lib, zamonaviy protsessorlar o'z parametrlarini sozlash imkoniyatiga ega. Misol uchun, Pentium protsessorlarida siz ikkinchi yadrosi yoki filialni bashorat qilish blokini o'chirib qo'yishingiz mumkin, bu esa protsessor yadrosi elementlari tomonidan taqdim etilgan ish samaradorligini baholash imkonini beradi. Bundan tashqari, deyarli barcha protsessorlar kartochka deb ataladi - bu protsessorni identifikatsiyalashda yordam beruvchi maxsus ko'rsatma.
Ushbu buyruq CPUID deb nomlanadi va ishlab chiquvchi firma nomini, oilaning turi, protsessorning modeli va versiyasini beradi, shuningdek uning asosiy xususiyatlarini, xususan, FPU yoki MMX blokining mavjudligini ko'rsatadi. CPU xatolarini aniqlashning mavjudligi. CPU ko'pchilik protsessor komponentlarining sog'lig'ini tekshirish uchun o'z-o'zini sinov vositalariga ega. Maxsus ma'lumot formatini ishlatish: parite bit ya'ni, Parite biti har bir operandga qo'shiladi, buning natijasida barcha raqamlar teng bo'lganda, bitta raqamning ko'rinishi protsessor ishlashida xatolik yuz beradi. Buyruqlar registori - buyruqlar kodi saklanadigan registor. Bu erda bajariladigan operatsiya va operandlar manzili joylashadi. Buyruqlar registori mikroprosessorning interfeysli kismda joylashadi. U buyruqlar registri bloki deb ataladi.
Operatsiyalar deshifratori - ushbu mantikiy blok buyruqlar registridan keladigan operatsiya kodiga mos chikish yulini tanlaydi.
Xulosa.
Agar protsessor ishlashi paytida quvur liniyasi tomonidan ishlov berilgan bir nechta ko'rsatmalar mustaqil bo'lsa, yadro ularni bir vaqtning o'zida bajarishi mumkin. Superskalyar tizimlarida ijro uchun ko'rsatma berish to'g'risida qaror juda ko'p resurslarni talab qiladigan protsessor yadrosining o'zi tomonidan qabul qilinadi. Keyinchalik Elbrus-3 va Itanium kabi tizimlarda stat rejalashtirish qo'llaniladi, ya'ni kompilyator qaysi ko'rsatmalarni bir vaqtning o'zida bajarilishini hal qiladi; kompilyator mustaqil ko'rsatmalarni topadi va ularni bitta uzun yo'riqnomaga birlashtiradi (VLIW arxitekturasi).
Ko'rsatma dispetcher (ID) deb nomlangan superskalyar protsessor tuguni quyidagilar uchun javobgardir.
xotiradan ko'rsatmalarni o'qish uchun;
ko'rsatmalar bir vaqtning o'zida bajarilishi mumkin bo'lgan qarorlarni qabul qilish uchun;
ko'rsatmalarni protsessorning bir nechta funktsional bo'linmalari o'rtasida taqsimlash uchun. Tugun identifikatori tugunlar o'rtasida ko'rsatmalarni tarqatishi kerak, shunda tugunlar ishlamay qolmasdan ishlaydi. Birinchi superskalyar protsessorlarida ikkita ALU va bittadan FPU mavjud edi.
Zamonaviy protsessorlarda ko'proq tugun mavjud. Masalan, PowerPC 970 protsessorida to'rtta ALU, ikkita FPU va ikkita SIMD tugun mavjud. Agar tugun identifikatori o'z ishiga dosh berolmasa (barcha tugunlarni ish bilan yuklamasa), superskalyar protsessorining ishlashi skaler protsessorning ishlashidan yaxshiroq bo'lmaydi.
Superskalyar protsessori odatda soat tsikli uchun bir nechta buyruqlarni bajarishga qodir. Shu bilan birga, bir vaqtning o'zida bir nechta ko'rsatmalarni qayta ishlash qobiliyati arxitekturani superskalaga aylantirmaydi, chunki bir vaqtning o'zida boshqa usullar bilan erishish mumkin: quvur liniyasidan foydalanish, bir nechta yadrolardan va yoki bir nechta protsessorlardan foydalanish.
|
| |
