Мухаммада аль-хоразмий

Рис. Работа последовательного конвейера
Ускорение обработки в данном устройстве измеряется отношением времени Т , необходимого для последовательного выполнения L заданий (без конвейеризации), ко времени Т_р выполнения той же обработки на конвейере. Обозначим через время обработки на /-й ступени, а через L — соответствующее время для самой медленной ступени (J е /). Тогда, если L заданий (команд) проходят через конвейер с п ступенями, эффективность конвейера и определяется следующим выражением:

В частности, для
Как видно, первый результат на выходе конвейера появляется спустя время , где /₍. — время разгона конвейера.
Конвейеризация эффективна только тогда, когда загрузка конвейера близка к полной, а скорость подачи новых команд и операндов соответствует максимальной производительности конвейера. Если произойдет задержка, то параллельно будет выполняться меньше операций, и суммарная производительность снизится. Такие задержки могут возникать в результате появления конфликтных ситуаций.
Конфликты снижают реальную производительность конвейера, которая могла бы быть достигнута в идеальном случае. Существуют три класса конфликтов.
1. Структурные конфликты, которые возникают из-за конфликтов по ресурсам, когда аппаратные средства не могут поддерживать все возможные комбинации команд в режиме одновременного выполнения с совмещением.
2. Конфликты по данным, возникающие, когда выполнение одной команды зависит от результата выполнения предыдущей команды.
3. Конфликты по управлению, которые возникают при конвейеризации команд-переходов и других команд, изменяющих значение счетчика команд.
Конфликты в конвейере приводят к необходимости приостановки выполнения команд (pipeline stall). Обычно, если в простейших конвейерах приостанавливается какая-либо команда, то все следующие за ней команды также приостанавливаются. Команды, предшествующие приостановленной, могут продолжать выполняться, но во время приостановки не выбирается ни одна новая команда.

VLIW-изучение структуры объекта
Архитектура с командными словами сверхбольшой длины или со сверхдлинными командами (VLIW, Very Long Instruction Word) известна с начала 80-х из ряда университетских проектов, но только сейчас, с развитием технологии производства микросхем она нашла свое достойное воплощение. VLIW – это набор команд, организованных наподобие горизонтальной микрокоманды в микропрограммном устройстве управления.
Идея VLIW базируется на том, что задача эффективного планирования параллельного выполнения нескольких команд возлагается на «разумный» компилятор. Такой компилятор вначале исследует исходную программу с целью обнаружить все команды, которые могут быть выполнены одновременно, причем так, чтобы это не приводило к возникновению конфликтов. В процессе анализа компилятор может даже частично имитировать выполнение рассматриваемой программы. Наследующем этапе компилятор пытается объединить такие команды в пакеты, каждый из которых рассматривается так одна сверхдлинная команда. Объединение нескольких простых команд в одну сверхдлинную производится по следующим правилам:
количество простых команд, объединяемых в одну команду сверхбольшой длины, равно числу имеющихся в процессоре функциональных (исполнительных) блоков (ФБ);
в сверхдлинную команду входят только такие простые команды, которые исполняются разными ФБ, то есть обеспечивается одновременное исполнение всех составляющих сверхдлинной команды.
Длина сверхдлинной команды обычно составляет от 256 до 1024 бит. Такая метакоманда содержит несколько полей (по числу образующих ее простых команд), каждое из которых описывает операцию для конкретного функционального блока. Сказанное иллюстрирует рис, где показан возможный формат сверхдлинной команды и взаимосвязь между ее полями и ФБ, реализующими отдельные операции.