Дипломированных специалистов «Информатика и вычислительная техника»

Устройство выборки/декодирования извлекает одну
строку кэша
команд
за такт и передает в декодер, который преобразует ее в последователь-
ность микроопераций. Поток микроопераций (пока он еще соответствует после-
довательности исходных команд) поступает в буфер команд. Устройство выборки
команд вычисляет указатель на следующую команду, подлежащую выборке, на
основании информации трех источников: буфера меток перехода, состояния пре-
рывания/исключения и сообщения от исполнительного целочисленного устрой-
ства об ошибке в предсказании метки перехода. Важная часть этого процесса —
предсказание метки перехода, которое выполняется по специальному алгоритму.
В его основе лежит работа с буфером меток перехода, который содержит информа-
цию о последних 256 переходах. Если очередная
выбираемая из памяти,
является командой перехода, то содержащийся в ней адрес перехода сравнивается
с адресами, уже находящимися в буфере меток перехода. Если этот адрес уже есть
в буфере меток переходов, то он станет адресом следующей команды, с которой
устройство выборки будет извлекать очередную команду. Если искомого адреса
перехода в буфере нет, то выборка команд из памяти будет продолжена до момен-
та исполнения команды перехода исполнительным устройством. В результате ее
исполнения становится ясно, было ли правильным решение об адресе начала вы-
борки следующих команд после выборки команды перехода. Если предсказанный
переход оказывается неверным, то конвейер сбрасывается и загружается заново
в соответствии с адресом перехода. Цель предсказания переходов — в том, чтобы

---

36 Глава 2. Программно-аппаратная архитектура IA-32 процессоров Intel
устройство исполнения постоянно было занято полезной работой и сброс конвей-
ера производился как можно реже.
Устройство выборки команд выбирает команды для исполнения и помещает
их в устройство декодирования. Устройство декодирования состоит из трех па-
раллельно работающих декодеров (два простых и один сложный). Именно эти де-
кодеры воплощают в жизнь понятие исполнения с нарушением исходного поряд-
ка следования команд (out of order) и являются теми самыми тремя входами (three
way) в исполнительное устройство процессора. Декодеры преобразуют команды
процессора в микрооперации. Микрооперации представляют собой примитивные
команды, которые выполняются пятью исполнительными устройствами процес-
сора, работающими параллельно. Многие машинные команды преобразуются
в одиночные микрооперации (это делает простой декодер), а некоторые машин-
ные команды — в последовательность от двух и более (оптимально — четырех) мик-
роопераций (это делает сложный
Информация о последовательности мик-
роопераций для реализации конкретной машинной команды содержится  устройстве
микропрограммного управления. Кроме команд, декодеры обрабатывают также пре-
фиксы команд. Декодер команд может формировать до шести микроопераций за
такт — по одной от простых декодеров и до четырех от сложного декодера. Для
достижения наибольшей производительности работы декодеров необходимо, что-
бы на их вход поступали команды, которые декодируются шестью микроопераци-
ями в последовательности 4 + 1 + 1. Если время работы программы критично, то
имеет смысл провести ее оптимизацию, заключающуюся в переупорядочивании
исходного набора команд таким образом, чтобы группы команд формировали пос-
ледовательности микроопераций по схеме 4 + 1 + 1. После того как команды раз-
биты на микрооперации, порядок их выполнения трудно предсказать. При этом
могут возникнуть проблемы с таким критичным ресурсом, как регистры. Суть здесь
в том, что если в двух соседних фрагментах программы данные помещались в оди-
наковые регистры, откуда они, возможно, записывались в некоторые области па-
мяти, а после переупорядочивания эти фрагменты перемешались, то как разоб-
раться в том, какие регистры и где использовались. Эта проблема носит название