Mavzu: Konveyerli ishlov berish Reja: Konveyer liniyasi va parallellik

Nomer komandы
Nomer takta
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Komanda i	IF	ID	EX	MEM	WB
Komanda i+1		IF	ID	EX	MEM	WB
Komanda i+2			IF	ID	EX	MEM	WB
Komanda i+3				IF	ID	EX	MEM	WB
Komanda i+4					IF	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