12- ma’ruza Parallel hisoblash tizimlari Reja: Parallel tizim arxitektura kategoriyalari Parallel protsessorlar

Nomer 
komandы 
Nomer takta 
1 
2 
3 
4 
5 
6 
7 
8 
9 
Komanda i 
I
F 
I
D 
E
X 
MEM 
W
B 
Komanda i+1 
I
F 
I
D 
EX 
M
EM 
WB 
Komanda i+2 
I
F 
ID 
E
X 
MEM 
W
B 
Komanda i+3 
IF 
I
D 
EX 
MEM 
WB 
Komanda i+4 
I
F 
ID 
EX 
MEM 
WB 

---

2 -rasm. 3 ta buyruqni bajarishda konveyer liniyasining ta'siri - to'rt barobar 
tezlashtirish 
Konveyer liniyasi ishga tushirilganda, keyingi buyruqni bajarishga to'sqinlik 
qiladigan holatlar paydo bo'ladi. Bunday holatlar ziddiyatlar deb ataladi. Qarama -
qarshiliklar konveyerning haqiqiy ishlashini pasaytiradi, bunga ideal darajada erishish 
mumkin. To'qnashuvlarning uchta klassi mavjud: 
1. Resursli ziddiyatlardan kelib chiqadigan tizimli ziddiyatlar, agar apparat bir 
vaqtning o'zida bajarish rejimida buyruqlar taxalluslash bilan barcha mumkin 
bo'lgan kombinatsiyalarini qo'llab -quvvatlay olmasa; 
2. bitta buyruqning bajarilishi oldingi buyruq natijasiga bog'liq bo'lganda yuzaga 
keladigan ma'lumotlar ziddiyatlari; 
3. tarmoq ko'rsatmalarini va yo'riqnoma hisoblagichining qiymatini o'zgartiradigan 
boshqa ko'rsatmalarni konveyerga ulash paytida yuzaga keladigan nizolarni 
nazorat qilish. 
Konveyer ichidagi ziddiyatlar buyruqlar bajarilishini (konveyerlar to'xtash joyi) 
to'xtatib turish zarurligiga olib keladi. Odatda, eng oddiy konveyer liniyalarida, 
agar 
buyruq 
to'xtatilsa, 
undan 
keyingi 
barcha 
buyruqlar 
ham 
to'xtatiladi. To'xtatilgan buyruqdan oldingi buyruqlar bajarilishini davom 
ettirishi mumkin, lekin to'xtatilgan holatda yangi buyruqlar tanlanmaydi. 
4. 
Strukturaviy 
ziddiyatlar 
va 
ularni 
minimallashtirish 
usullari. Ma'lumotlarning to'qnashuvi, konveyer liniyalarining uzilishi va o'zaro 
harakatlarni amalga oshirish. O'tish ko'rsatmalarini bajarish uchun yo'qotishlarni 
kamaytirish va nazorat ziddiyatlarini minimallashtirish. 
Strukturaviy ziddiyatlar va ularni minimallashtirish usullari 
Qatlamli buyruqlar bajarilishi, odatda, konveyer liniyasidagi barcha mumkin 
bo'lgan buyruqlar kombinatsiyasini hal qilish uchun funktsional birlik konveyer 
liniyasi va resurslarni takrorlashni talab qiladi. Agar biron bir buyruqlar 

---

kombinatsiyasi manba ziddiyatlari tufayli qabul qilinmasa, demak, mashinada tizimli 
ziddiyat bor. Strukturaviy ziddiyatlar yuzaga kelishi mumkin bo'lgan mashinalarning 
eng tipik namunalari konveyer funktsional moslamalari to'liq bo'lmagan. Bunday 
qurilmaning ishlash muddati konveyer liniyasining bir necha soat tsikli bo'lishi 
mumkin. Bunday holda, ushbu funktsional birlikdan foydalanadigan ketma -ket 
buyruqlar har bir soat aylanishiga kira olmaydi. Strukturaviy konfliktlarning paydo 
bo'lishining 
yana 
bir 
imkoniyati, 
ba'zi 
manbalarning 
etarli 
darajada 
takrorlanmaganligi bilan bog'liq bo'lib, ular konveyer liniyasida o'zboshimchalik 
bilan buyruqlar ketma -ketligini to'xtatmasdan bajarilishiga to'sqinlik qiladi. Masalan, 
mashinada faqat bitta registr yozish porti bo'lishi mumkin, lekin ba'zi hollarda 
konveyer liniyasi bitta soat tsiklida ikkita registr faylini yozishni bajarishi 
mumkin. Bu ham tizimli ziddiyatga olib keladi. Buyruqlar ketma -ketligi bunday 
ziddiyatga duch kelganda, konveyer liniyasi kerakli qurilma mavjud bo'lguncha 
buyruqlardan birini bajarishni to'xtatadi. 
Strukturaviy ziddiyatlar, masalan, yo'riqnomalar va ma'lumotlar uchun yagona 
xotira konveyeriga ega bo'lgan mashinalarda paydo bo'ladi (3 -rasm). Bunday holda, 
bitta buyruq ma'lumotlarga xotira bilan kirishni o'z ichiga olganda, u xotiradan 
keyingi ko'rsatmani olish bilan ziddiyatli bo'ladi. Vaziyatni hal qilish uchun 
ma'lumotni xotiraga kirishda konveyer liniyasini bir soatlik tsiklga to'xtatib qo'yish 
mumkin. Bu süspansiyon ko'pincha "konveyer pufagi" yoki oddiygina qabariq deb 
ataladi, chunki pufak konveyerdan o'tib, joy egallaydi, lekin hech qanday foydali ish 
qilmaydi. 
Boshqa barcha holatlarda, tizimli ziddiyatsiz mashinada har doim pastroq CPI 
bo'ladi (har bir ko'rsatma bo'yicha soat tsikllarining o'rtacha soni). Savol tug'iladi: 
nima uchun ishlab chiquvchilar tizimli ziddiyatlarga yo'l qo'yishadi? Buning ikkita 
sababi bor: past narx va qurilmaning kechikishi. Barcha funktsional birliklarni 
konveyer orqali ulash juda qimmatga tushishi mumkin. Bitta soat aylanishida ikkita 
xotiraga kirishga ruxsat beruvchi mashinalar, masalan, ko'rsatmalar va ma'lumotlar 
uchun alohida keshlarni tashkil qilish orqali, xotira o'tkazish qobiliyatining ikki 
barobariga ega bo'lishi kerak. Xuddi shunday, to'liq konveyerli suzuvchi nuqta 
bo'linishi juda ko'p sonli eshiklarni talab qiladi. Agar tizimli ziddiyatlar tez -tez ro'y 
bermasa, ularni aylanib o'tish uchun pul to'lashning keragi yo'qdir. Odatda, konveyer 
liniyasi bo'lmagan yoki to'liq konveyerli bo'lmagan qurilmani loyihalash mumkin, u 
to'liq konveyerli qurilmaga qaraganda umumiy kechikish vaqtidan kam. Masalan, 
CDC7600 va MIPS R2010 kompyuterlarida suzuvchi nuqta qurilmalari dizaynerlari 
ularni konveyer liniyasiga joylashtirishdan ko'ra pastroq kechiktirishni afzal ko'rdilar. 

---

3 -rasm. Bitta port bilan xotirani amalga oshirishda tizimli ziddiyatga misol 
Ushbu to'xtatib turish vaqtining diagrammasi quyidagi 2 -jadvalda ko'rsatilgan. 
2 -jadval - ko'rib chiqilgan konstruktiv ziddiyatli konveyer liniyasining eng 
oddiy ishi diagrammasi