Pipelining (operațiuni de conducte)

Metode de îmbunătățire a performanței procesorului

Creșterea performanței procesorului poate fi datorată executării paralele a etapelor individuale ale ciclului de lucru al comenzilor. Lăsați ciclul de lucru al procesorului să fie alcătuit din etape K. Apoi, în execuția secvențială a pașilor, durata tuturor procedurilor din ciclul de lucru al comenzii este:







- durata etapei i

Dacă procesorul are hardware separat pentru efectuarea fiecărei etape, atunci acest echipament poate fi conectat la linia de procesare și a obținut conducta de operare.

Fiecare bloc de conducte execută o etapă a ciclului de operare al procesorului și transmite rezultatul acestei etape către blocul următor pentru a implementa etapa următoare și așa mai departe.

Conductele de operare pot fi sincrone și asincrone. Dacă același timp tt este alocat pentru executarea etapei. atunci o astfel de conductă se numește sincronă. Timpul tm se numește ceas CPU și este egal cu durata celei mai lungi etape.

Se recomandă utilizarea unui transportor sincron, cu condiția ca durata ti să fie aproximativ aceeași și egală cu tm. Să arătăm principiul de lucru al comenzilor conductei în diagrama timpului.







Lăsați procesul de executare a comenzilor să fie împărțit în 5 etape. Apoi diagrama timpului are următoarea formă:

În diagrama timpului, aceleași simboluri marchează diferite etape ale ciclului de lucru al aceleiași comenzi. Totalul comenzilor din diagrama 7. Aceste 7 comenzi sunt executate în 11 cicluri pe conductă sau în 35 de cicluri cu o metodă secvențială de executare a comenzilor, adică în absența unui transportor.

Astfel, datorită executării paralele a diferitelor etape, performanța crește. În general, creșterea performanței este estimată după cum urmează:

TAfter. K În exemplul de mai sus, tposl. 35

К> _____> _____; ______ = ______ »3

Astfel, creșterea productivității nu este mai mică decât K ori și nu mai mult decât K ori. 2

Cu o mare dependență a duratei executării procedurilor etapelor individuale pe tipul de comenzi și pe tipul de operanzi, este oportun să se utilizeze o conductă asincronă, în care nu există un singur ciclu de ceas al blocurilor sale. Informațiile dintr-un bloc de conducte sunt transferate la următoarea dată când blocul își încheie procedura și blocul următor este complet eliberat de prelucrarea comenzii anterioare.

Pe lângă conducta de instrucțiuni, este de asemenea folosită o conductă aritmetică, adică ALU însăși poate fi construită și sub forma unui transportor. Transportorul ALU este numit adesea o autostradă. Conducta aritmetică este folosită în principal în dispozitive specializate cu un set limitat de algoritmi pentru prelucrarea datelor.







Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: