Ma’lumotlarga konveyirli ishlov berish tartibini tahlil qiling. Kamida ikkida protsessor misolida

O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI AXBOROT TEXNOLOGIYALARI VA KOMMUNIKATSIYALARINI RIVOJLANTIRISH VAZIRLIGI

MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI

“Kompyuter arxitekturasi” fanidan

Amaliy ish-4

Bajardi: Nimatullayev Davron

811-18-guruh talabasi

Toshkent – 2020 y.

Ma’lumotlarga konveyirli ishlov berish tartibini tahlil qiling. Kamida ikkida protsessor misolida.

Buyruqlar sathidagi parallellik – konveyer g‘oyasiga asoslangan. Intel 486 protsessori bitta besh sathli konveyerga, undan keyin ishlab chiqarilgan dastlabki Pentium protsessori esa ikkita besh sathli konveyerga ega edi. Protsessorlarda buyruqlarni konveyer asosida ishlash deganda, buyruqlarning bajarilish jarayoni bir nechta qadamlarga bо‘lingan bо‘lib, har bir qadam – ma’lum bir blok tomonidan о‘zaro parallel tarzda amalga oshirilishi tushuniladi Bu bloklarni protsessorning apparat qismi hisoblangan – о‘ziga xos qurilmalar deb qarash mumkin. 1 - rasmda beshta blokdan iborat bо‘lgan, besh sathi konveyer keltirilgan. Bu bloklar - bosqichlar ham deb ataladi.

Birinchi bosqich (S1 bloki) – asosiy xotirada yozilgan buyruqni chaqirib oladi va oraliq xotiraga, ya’ni buyruqlar registri IR-ga joylashtiradi. Ikkinchi bosqich (S2 bloki) – buyruqni dekodlaydi, ya’ni uni qanday buyruq ekanligini va ushbu buyruqning operandalari qanday operandalar ekanligini aniqlaydi. Operandalar deganda buyruqni bajarilishida qatnashadigan ma’lumotlar tushuniladi. Uchinchi bosqich (S3 bloki) – oprendalar qayerda joylashganligini aniqlaydi va ularni ichki registrlardan yoki asosiy xotiradan chaqirib oladi. Tо‘rtinchi bosqich (S4 bloki) – operanda-larni ma’lumotlar trakti orqali о‘tkazish bilan buyruqni bajaradi. Beshinchi bosqich (S5 bloki) – hosil bо‘lgan natijani qaytib buyruqda kо‘rsatilgan registrga yozadi. 1 b) - rasmda konveyerni vaqt bо‘yicha qanday amalga oshirilishini kо‘rishimiz mumkin. Abssissa о‘qi bо‘ylab kо‘rsatilgan vaqt bо‘yicha birinchi siklda S1 bloki 1-inchi buyruqni ishlashni boshlaydi, ya’ni ushbu buyruq xotiradan chaqirib olinadi. Ikkinchi siklda esa S2 blok 1-inchi buyruqni dekodlashni amalga oshirayotgan paytda, S1 blok 2-nchi buyruqni xotiradan chaqirib oladi. Uchinchi siklda S3 bloki, 1-inchi buyruq-ning operandalarini chaqirib olayotgan paytda, S2 bloki 2-nchi buyruqni dekodlay-di, S1 bloki esa 3-inchi buyruqni xotira-dan chaqirib oladi. Tо‘rtinchi siklda S4 bloki 1-inchi buyruq-ni bajarishni amalga oshirayotgan paytda, S3 bloki 2-nchi buyruqning operandalarini chaqirib olayotgan bо‘ladi, S2 bloki 3-inchi buyruqni dekodlayotgan bо‘ladi, S1 bloki esa 4-inchi buyruqni xotiradan chaqirib olayotgan bо‘ladi. Va nihoyat 5-inchi siklda S5 bloki 1-inchi buyruq bajarilgandan sо‘ng hosil bо‘lgan natijani registrlardan biriga qaytib yozayotganida, konveyerning boshqa bosqich-lari keyingi buyruqlarni ishlashni amalga oshirayotgan bо‘ladilar. Ushbu kо‘rib chiqilgan – buyruqlarni kon-veyerli ishlash chizmasida, har bir siklni 2 ns deb olsak, bitta buyruqni konveyer-dan о‘tishi uchun 10 ns kerak bо‘ladi.

Birin-chi qarashda, bunday konveyer asosida qurilgan kompyuter 1 sekundda 100 milli-onta buyruqni bajarayotgandek bо‘lib kо‘rinadi. Aslida, konveyerning qо‘llani-lishi natijasida esa, beshinchi bosqichdan boshlab, har bir bosqichda 5tadan buyruqni bajarilayotganini hisobga olsak, 1 sekund-da 500 millionta buyruqni bajarishga erishiladi.

Konveyer g‘oyasini amalga oshirishda ish-latilgan yondoshishlardan yana biri bu – kо‘p sonli funksional bloklarga ega bо‘lgan bitta koveyerdan foydalangan holda hisoblashlarni tashkil etish bо‘ldi (2-rasm). Ushbu yondoshish asosida qurilgan arxitektura – superskalyar arxitektura deb ataladi.

2-rasm. Beshta funksional blokka ega superskalyar protsessor.

2-rasmda beshta funksional blokka ega bо‘lgan superskalyar protsessorning tuzili-shi keltirilgan. Unda buyruqlarni baja-rish bloki bо‘lgan S4 bloki tarkibiga qо‘shimcha funksional bloklar kiritish amalga oshirilgan. Bunday arxitekturadan avval Pentium II, keyinchalik esa Pentium 4 protsessorini qurishda foydalanilgan. Hyper-threading texnologiyasi. О‘ttiz ikki razryadli kompyuter protsessorlari-dan boshlab qо‘llanila boshlagan giper-oqimli texnologiyaning mohiyatini Pentium 4 protsessori misolida kо‘rib chiqamiz. Pentium 4 protsessori NetBurst deb atal-gan va undan avval qо‘llanilgan R6 mikro-arxitekturasidan keskin farq qiladigan mikroarxitekturaga ega (3-rasm).

3-rasm. Pentium 4 protsessori-ning mikro-arxitekturasi - NetBurst. NetBurst mikroarxitekturasi kо‘proq bos-qichli konveyerga va ikkita arifmetikmantiqiy qurilmaga ega bо‘lib, giperoqim-li texnologiyani amalga oshira oladi.

Giperoqimli texnologiya deganda – ikki-ta registrlar tо‘plamiga va qator boshqa resurslar tо‘plamiga ega bо‘lgan qurilma tushuniladi. Bu texnologiya Pentium 4 protsessorida, ikkita dastur orasida biridan boshqasiga о‘tishni juda yuqori tezlikda ta’minlab beradi, ya’ni bunda bitta emas balki bir vaqtda ikkita protsessor ishlayotgandek bо‘lib tuyuladi. Pentium 4 protsessori bitta sikl davomi-da bir nechta buyruqlarni bajarish imkoniyatiga ega, shuning uchun u superskalyar protsessor deb ataladi. Pentium 4 protsessorida uning modeliga qarab ikki yoki uch sathli kesh xotiradan foydalaniladi. Barcha modellar 8 Kbayt xajmli SRAM turidagi birinchi sath kesh xotirasi L1 ga ega. L2 - 1 Mbaytgacha, L3 esa - 2 Mbayt xajmli kesh xotiraga ega. Ushbu xotiralar yordamida konveyerlar ishini tezlatish amalga oshiriladi. Pentium 4 protsessori ma’lumotlar traktining soddalashtirilgan kо‘rinishi