4 amaliy ish Mavzu: Konveyer qayta ishlash tamoyilini o'rganish

№4 amaliy ish
Mavzu: Konveyer qayta ishlash tamoyilini o'rganish
Axborotni qayta ishlashning afzalliklari zamonaviy protsessorlar va kompyuterlarning maksimal ishlashi, birinchi navbatda, elektron zanjirlar orqali signal tarqalish vaqtini cheklaydigan tegishli texnologiyani ishlab chiqish darajasi bilan belgilanadi. Komputer arxitekturasi yechimlari tufayli mahsuldorlikni yanada oshirish mumkin. Yuqori samarali tizimlarni yaratishning asosiy usullaridan biri bu parallellikdir. Parallel ishlov berish ikki yo'l bilan amalga oshiriladi:

Parallellik- parallel ishlov berish sodir bo'lganda bir xil turdagi operatsiyalar vaqti bo’yicha turli xil ma'lumotlar bloklari orqali parallel ishlashga o’tadi.

Kompyuterda konveyer ishlov berish bajarilishi kerak bo'lgan elementar funksiyalarga bo'linishga asoslangan bo'lib, ularning har biri uchun apparat bloki - bosqichi ajratilgan.

Konveyer ishlov berish bo’yicha turli xil operatsiyalarni bajarishda turli xil ma'lumotlar bloklari hisoblash operatsiyalarini birlashtiriladi. Ma'lumki, odatda arifmetik komandalarni quyidagi mikroko'rsatmalarga bo'lish mumkin:

IF (Instruction Fetch) - protsessor ko'rsatmasini o'qish;

ID (Instruction Decoding) - ko'rsatmalarni dekodlash;

OR (Operand Reading) - operandlarni o'qish;

EX (Executing) - buyruqni bajarish;

WB (Write back) – natijani xotirada yozish.
Agar tizimda 5 ta ishlov berish qurilmasi mavjud bo'lsa, ularning har biri ro'yxatdagi mikroinstruktsiyalardan birining bajarilishini ta'minlaydi, keyin konveyer liniyasini amalga oshirish mumkin. Qurilmalar ixtisoslashtirilgan bo'lishi kerak. Ular odatdagi buyruqlar bo'yicha mikroinstruktsiyalar tartibida joylashtirilishi kerak, bu esa har xil buyruqlarning alohida mikroinstruktsiyalarining bajarilishini birlashtirishga va umumiy ishlash vaqtini qisqartirishga imkon beradi.

Ixtiyoriy konveyer liniyasining samaradorligi undagi buyruqni bajarilishining o'rtacha vaqti va chegara vaqti o'rtasidagi farq bilan belgilanadi.

f1… fn – qadamlar;

Ф1 ... Фn - aniqlash registrlari;

X - ma'lumotlarni kiritish;

Har bir sikldagi buyruqlarni ishlashning turli bosqichlari bajarilishi mumkinligi sababli, sikl davomiyligi barcha bosqichlarning maksimal bajarilish vaqtiga qarab tanlanadi. Bundan tashqari, buyruqni bir bosqichdan ikkinchisiga o'tkazishda bufer registrlarida oraliq ishlov berish natijalarini qayd etish bilan bog'liq ma'lum bir qo'shimcha vaqt (Δt) talab qilinishini yodda tutish kerak.

Misol uchun:

Qayta ishlashning alohida bosqichlarini bajarish uchun quyidagi vaqt sarflari (ba'zi bir shartli birliklarida) talab etilsin:

T_IF = 20, T_ID = 15, T_OR = 20, T_EX = 25, T_WB = 20.

Sarflangan qo'shimcha vaqt dt = 5 birlikni tashkil etsa, biz takt vaqtini olamiz:

T = max {T_IF, T_ID, T_OR, T_EX, T_WB} + Δt = 20.


Nazorat savollari

1. 
   Konveyerni tashkil qilish uchun qancha ishlov berish moslamalari kerak va
   

qanday ketma-ketlikdagi buyruqlar soni konveyer liniyasi samaradorligiga ta'sir qiladi?

2. 
   Konveyerli ishlov berishda bitta buyruq va ma'lum bir buyruqlar guruhining bajarilish vaqtini va ketma-ketligini tushuntirib bering?
   
3. 
   Ixtiyoriy konveyer liniyasining samaradorligi nimalarga bog’liq?
   
4. 
   Mikroprotsessorda konveyerning ishlash prinsipini misol keltirib tushuntirib bering?