Kampyuter arxitekturasi

Amaliy mashg’ulot № 6.
Hisoblash protsessorlarida buyruqlarni bajarish uchun konveyer texnologiyasidan foydalanish.


Ishning maqsadi: konveyerli buyruqlarni bajarish samaradorligiga ta'sir qiluvchi asosiy omillarni o'rganish


Nazariy qism.
Hisoblash jarayonini parallellashtirish ikki yo'l bilan amalga oshirilishi mumkin - matritsa va konbeyer usuli. Birinchi holda, masshtablashda bir xil rejimda ishlaydigan va bir xil funktsiyalarni bajaradigan bir xil apparat va dasturiy ta'minot darajasida amalga oshiriladi.
Ikkinchi holda, hisoblash protseduralari bir xil turdagi (qadamlar) kichikroq qismlarga bo'linadi. alohida ixtisoslashtirilgan masalalar yoki hisoblash mashinalari qurilmalari tomonidan konveyer texnologiyasi asosida ketma-ket bajariladi
1991-92 yillarda Intel korporatsiyasi birinchi marta yadrosi besh bosqichli konveyerni o'z ichiga olgan protsessorni chiqardi. Zamonaviy protsessorlarda ko'rsatmalar bundan ham kichikroq qismlarga bo'linadi.
Oddiy buyruqning soddalashtirilgan variantda bajarilishini quyidagi bosqichlarga (operatsiyalarga) bo'lish mumkin.
1) buyruqni tanlash 01;
2) dekodlash buyrug'i 02;
3) operandlarni tanlash 03;
4) operatsiyani bajarish 04;
5) natija 05.
Mashina taktlar soni nT1 ni hisoblash: NK =5 buyruqlar soni, sikllari soni NT = 5, NO = 5 operatsiyalar soni. Konveyersiz kompyuterda ushbu operatsiyalarni bajarishga sarflanadigan taktlar soni quyidagiga teng:
nT 1= NT * NK * NO =5*5*5=125
Konvеyerli kompyuterda bajarilishi taktlar soni nT2 ga teng :
nT2=NT*NO+NT*(NK-1)=5*5+4*5=45
Ushbu variant uchun konveyer tizimining samaradorligi nT1/ nT2 =125/45=2,8 nisbatga mos keladi.


Mashq:

1. 
   Amaliy ish uchun dastlabki ma'lumotlar. Har bir operatsiya uchun sikllar soni NT ustunidagi jadvaldan navbat raqamiga mos keladigan birinchi qiymatdan boshlab ketma-ket tanlanadi. Masalan, NO =4 bo'lgan 13-variant uchun operatsiyalar sikllari haqidagi ma'lumotlar quyidagicha: 8,4,2,1; 24-variant uchun mos ravishda: 1,1,2,4,8,1, 2,4 , ya'ni ular NT ustunida sikl bo'yicha tanlanadi ;
   
2. 
   Konveyerli va konveyersiz kompyuter uchun o'rtacha buyruqni bajarish taktini va samaradorligini hisoblang;
   
3. 
   Olingan natijalarni tahlil qiling;
   
4. 
   Nazorat savollariga javob bering.
   

Nazorat savollari :

1. 
   Operatsiya davomiyligining qaysi nisbatida samaradorlik eng samarali hisoblanadi?
   
2. 
   Amalga oshirilgan operatsiyalar (buyruqlar) soni konveyer samaradorligiga qanday ta'sir qiladi?
   
3. 
   Davomiyligi va operatsiyalar soni bo'yicha taqsimlash umumiy ishlashga qanday ta'sir qiladi?
   
4. 
   Konveyerdagi nizolarning qanday toifasi va ularni hal qilish usullari mavjud?
   
5. 
   Konveyer ishlashi uchun qanday masalalar eng muhim hisoblanadi?