рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Науковедение
/
Краткая теория

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Краткая теория

Краткая теория - раздел Науковедение, Исследование принципов конвейерной обработки Цель Работы. Изучение Влияния Различных Конф...

Цель работы. Изучение влияния различных конфликтов на эффективность конвейерной обработки.

Одним из основных способов построения высокопроизводительных систем, как известно, является распараллеливание процессов, которое используется в конвейерной обработке. Типичную арифметическую команду, как предлагалось в лабораторной работе 1, можно разделить на следующие микрооперации:

1) выборка команд из памяти (по адресу в счётчике команд);

2) декодирование кода операции;

3) выборка операндов из регистров;

4) выполнение операции в АЛУ;

5) запоминание результата в регистре.

Если система содержит 5 обрабатывающих устройств, каждое из которых обеспечивает выполнение одной из перечисленных микроопераций, то имеется возможность реализовать конвейерную обработку. Известно, что наиболее эффективным является режим работы конвейера, при котором

· все микрокоманды имеют одинаковую длительность;

· обрабатывающие устройства располагаются в порядке, соответствующем порядку следования микрокоманд.

Если одно из указанных условий нарушается, то некоторые устройства будут простаивать, а эффективность снизится. Ситуации, которые препятствуют очередной команде из потока выполняться в предназначенном для нее такте называются конфликтами в конвейере. Очевидно, что конфликты снижают производительность конвейера. Существует три типа конфликтов:

1) Структурные, которые возникают из-за занятости отдельных ресурсов (когда аппаратные средства не могут поддерживать выполнение команд в режиме с совмещением);

2) Конфликты по данным, появляющиеся, если выполнение одной команды зависит от результата предыдущей;

3) Конфликты по управлению, которые возникают при наличии команд переходов и других команд, изменяющих значение счетчика команд.

Все конфликты приводят к приостановке выполнения команды, в которой они возникли (pipeline stall), а также всех следующих за ней до конца конвейера. Эта ситуация называется "конвейерным пузырем" (pipeline bubble). Пузырь проходит по конвейеру, не выполняя никакой работы.

Примером структурных конфликтов являются коллизии, возникающие при промахе в кэш-памяти и при необходимости выполнения записей в два или более регистров регистрового файла в течение одного машинного такта. Аналогичная ситуация возникает при разных длительностях тактов отдельных микроопераций.

Конфликты по данным связаны с последовательным выполнением команд в программах. Например, во фрагменте:

Add R1,R2

Sub R3,R1

And R4,R1

Or R5,R1

Xor R6,R1

все команды, следующие за Add, используют ее результат (который помещен в регистр R1) и должны ожидать завершения ее последней микрооперации. Конфликты по данным возможны везде, где имеет место зависимость между командами, и они расположены достаточно близко друг к другу. Причем эти ситуации могут возникать не только при работе с регистрами АЛУ, но и при обращении к одной и той же ячейке памяти.

Конфликты по управлению могут быть самыми тяжелыми с точки зрения потерь производительности конвейера. При выполнении условного перехода вся цепочка команд, находящихся в начале конвейера, выполнялась напрасно. Работа конвейера приостанавливается до тех пор, пока в его начало не будет загружена команда с новым адресом (адресом перехода). Однако эффект от конфликта можно уменьшить, если учесть, что значение счетчика команд изменяется только в одном из двух случаев (когда переход происходит).

В реальных системах реализованы различные меры борьбы с перечисленными конфликтами. Например, структурные конфликты могут быть ликвидированы за счет создания так называемых «полностью конвейерных устройств», в которых длительности тактов выполнения всех микроопераций одинаковы, используется раздельная память команд и данных и другие средства. Конфликты по данным устраняются с помощью оптимизирующих компиляторов или аппаратных средств микропроцессоров, которые изменяют порядок выполнения команд в программе так, чтобы команды, связанные по данным, располагались в ней на расстоянии, превышающем длину конвейера. Другим путем ликвидации этих конфликтов является расширение регистровой и кэш памяти, в частности, создание регистровых файлов, у которых запись данных производится в разные ячейки. Конфликты по управлению устраняются за счет дублирования ветвей, а также использования так называемого отсроченного или прогнозируемого перехода.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Исследование принципов конвейерной обработки

Содержание отчета о выполненной работе... Отчет должен содержать следующее Название и цель работы...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Краткая теория

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Краткая теория
Цель работы. Изучение принципов конвейерной обработки с помощью простейшей имитационной модели. Максимальная производительность современных

Описание лабораторной установки
Лабораторная работа выполняется на ПЭВМ типа IBM, работающей в среде Windows XP/NT. Программа имитационного моделирования конвейера команд составлена на языке Delphi 3.0 и позволяет выполнить следу

Порядок выполнения лабораторной работы
Подготовка к работе 1. Знакомство со всеми разделами руководства. 2. Получение у преподавателя задания на исследование конвейера с различными параметрами потока команд. 3

Описание лабораторной установки
Лабораторная работа выполняется на ПЭВМ типа IBM, работающей в среде Windows XP/NT. В ней используется та же программа имитационного моделирования, что и в работе 1. Она позволяет в

A) С одинаковым количеством команд, одинаковыми длительностями микроопераций и изменяющимся положением начала «пузыря» в конвейере.
Начало «пузыря» изменяется в пределах, задаваемых преподавателем. Количество команд в последовательности и длительности тактов микроопераций также задаются преподавателем; b) С оди

Краткая теория
Цель работы. Изучение принципов мультиконвейерной обработки с помощью простейшей имитационной модели. Исследования, проведенные в лаборатор

Описание лабораторной установки
Лабораторная работа выполняется на ПЭВМ типа IBM, работающей в среде Windows 2000/XP и выше. Программа имитационного моделирования конвейера команд составлена на языке Delphi 7.0 и позволяет выполн

Порядок выполнения лабораторной работы
Подготовка к работе 1. Знакомство со всеми разделами руководства. 2. Получение у преподавателя задания на исследование системы с различными параметрами потока команд и типами конв

Краткая теория
Цель работы. Изучение влияния различных конфликтов на эффективность функционирования мультиконвейера. В предыдущей работе отмечалось, что с

Описание лабораторной установки
Лабораторная работа выполняется на ПЭВМ типа IBM, работающей в среде Windows 98/2000 и выше. В ней используется та же программа имитационного моделирования, что и в лабораторной работе № 3. Она поз

Краткая теория
Цель работы. Изучение особенностей работы типичного микропроцессора. В настоящее время, помимо мультиконвейерной обработки, широко использу

Описание лабораторной установки
Лабораторная работа выполняется на ПЭВМ типа IBM, работающей в среде Windows 2000/XP и выше. Программа имитационного моделирования составлена на языке Delphi 7.0. В ней представлена упрощенная моде

Порядок выполнения лабораторной работы
Подготовка к работе 1. Знакомство со всеми разделами руководства. 2. Получение у преподавателя задания на исследование процессора с различными параметрами потока команд.

Краткая теория
Цель работы. Изучение с помощью простейшей имитационной модели типовых структур и особенностей взаимодействия кэш и оперативной памяти современных вычислительных си

Организация кэш-памяти
Основная задача кэш-памяти – согласование работы быстрого процессора и медленной основной памяти. Кэш-память исполняет роль буфера между ОП и процессором (рис. 6.2). Использование к

Особенности записи и замещения информации в кэш-памяти. Когерентность кэш-памяти
Обращение по чтению можно начинать сразу и к КЭШ, и к оперативной памяти. Тогда, если информация отсутствует в КЭШе, к моменту установления этого факта будет уже выполнена часть цик

Описание лабораторной установки
Лабораторная работа выполняется на ПЭВМ типа IBM, работающей в среде Windows 98/2000 и выше. Программа имитационного моделирования составлена на языке Delphi 7.0. В ней представлена упрощенная моде

Порядок выполнения лабораторной работы
Подготовка к работе 1. Знакомство со всеми разделами руководства. 2. Получение у преподавателя задания на исследование архитектур КЭШ-памяти, алгоритмов замещения и обеспечения ко

Краткая теория
Цель работы. Изучение с помощью простейшей имитационной модели типовых структур и особенностей взаимодействия памяти разного уровня современных многопроцессорных вы

Краткая теория
Цель работы. Изучение с помощью простейшей имитационной модели различных конфликтов, возникающих в центральной части многопроцессорной вычислительной системы, и оце

Описание лабораторной установки
Лабораторная работа выполняется на ПЭВМ типа IBM, работающей в среде Windows XP/NT. В ней используется программа имитационного моделирования центральной части многопроцессорной сист

Краткая теория
Цель работы. Изучение принципов работы одноранговых вычислительных сетей на примере простейшей имитационной модели, а также оценка времени обслуживания и конфликтов

Описание лабораторной установки
Лабораторная работа выполняется на ПЭВМ типа IBM, работающей в среде Windows XP/NT. В ней используется программа имитационного моделирования наиболее распространенной сети, имеющей

Порядок выполнения лабораторной работы
Подготовка к работе 1. Знакомство со всеми разделами руководства. 2. Получение у преподавателя задания на исследование сети с различными параметрами устройств, пот

Краткая теория
Цель работы. Изучение на простейшей имитационной модели особенностей работы одноранговых вычислительных сетей при наличии помех в канале. В настоящее время

Описание лабораторной установки
Лабораторная работа выполняется на ПЭВМ типа IBM, работающей в среде Windows XP/NT. В ней используется программа имитационного моделирования, аналогичная той, которая была в работе

Порядок выполнения лабораторной работы
Подготовка к работе 1. Знакомство со всеми разделами руководства. 2. Получение у преподавателя задания на исследование сети с помехами в канале. 3. Исслед

Краткая теория
Цель работы. Изучение на простейшей имитационной модели особенностей работы вычислительных сетей со звездообразной архитектурой. «Звезда» —

Описание лабораторной установки
Лабораторная работа выполняется на ПЭВМ типа IBM, работающей в среде Windows XP/NT. В ней используется программа имитационного моделирования, составленная на языке Delphi 4.5. Она п

Краткая теория
Цель работы. Изучение на простейшей имитационной модели особенностей работы вычислительных сетей с петлевой архитектурой. Петля (кольцо) –

Описание лабораторной установки
Лабораторная работа выполняется на ПЭВМ типа IBM, работающей в среде Windows XP/NT. В ней используется программа имитационного моделирования, составленная на языке Delphi 4.0. Она п

Краткая теория
Цель работы. Изучение на простейшей имитационной модели особенностей работы вычислительных сетей с произвольной архитектурой. Маршрутизатор

Описание лабораторной установки
Лабораторная работа выполняется на ПЭВМ типа IBM, работающей в среде Windows XP/NT. В ней используется программа имитационного моделирования, составленная на языке Delphi 4.0. Она п