Komyuter arxitekturasi

O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI
RAQAMLI TEXNOLOGIYALAR VAZIRLIGI
MUHAMMAD AL – XORAZMIY NOMIDAGI
TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI
FARG‘ONA FILIALI
“Sirtqi bo‘lim” fakulteti Kompyuter injineringi yo‘nalishi
711-21– guruh talabasi Ne`matjonov Diyorjonning
“KOMYUTER ARXITEKTURASI”
fanidan tayyorlagan
2-MUSTAQIL ISHI
Topshirdi: D.I. Ne`matjonov
Qabul qildi: M. Sobirov
Farg‘ona 2024
MAVZU: Superskalyar hisoblashlar
Reja:
1 Superskalyar hisoblashlar
2 Superskalyar bilan ishlash 3 Super konveyerli qayta ishlash 4 Konveyerli qayta ishlash
1. Superscalar protsessoriga ma'lum bir ish sinflarini bajarish uchun javobgar bo'lgan bir nechta mustaqil ma'lumotlarni qayta ishlash bloklari kiradi. "Skalalar" atamasi ushbu protsessorlar va vektor ma'lumotlari bilan ishlaydigan kalkulyatorlar o'rtasidagi tub farqni ta'kidlash uchun ishlatiladi . Bunday tashkilot protsessorga bir vaqtning o'zida skalyar ma'lumotlarga bir nechta buyruqlarni bajarishga imkon beradi. Umuman olganda, superskalalar qayta ishlash turli xil protsessor quvurlarida parallel ravishda amalga oshiriladi. Bu erda, CLCM-ning 1-bosqichida bir nechta buyruqlarni tanlash kerak, ularning har biri o'z trubkasiga ishlov berish uchun yuborilgan va buyruqlarni bajarish uchun birlik. Buyruqlar va ma'lumotlarning bir nechta tanlanishini ta'minlash uchun maxsus xotira tashkiloti talab qilinadi.
Super-konveyerli ishlov berish protsessorini tashkil qilishda, CLCM doirasida bajarilgan ishlar soni ko'payadi va har bir bunday operatsiya uchun alohida bo'lim ajratiladi. Shu bilan birga, ular bajarilgan harakatlarning murakkabligini sezilarli darajada qisqartirishga erishadilar, bu esa ularni amalga oshirish vaqtini qisqartiradi. har bir birlik yuqori soat chastotasida ishlashi mumkin. Ko'p jihatdan, bu mumkin, chunki konveyerning ko'plab pozitsiyalarida mashina aylanishining yarmidan ozrog'ini bajaradi.
Natijada, siz konveyerning soat pulslarining chastotasini ikki baravar oshirishingiz mumkin, bu esa mashina aylanishining bir davri uchun bir vaqtning o'zida ikkita harakatning bajarilishini ta'minlaydi.
2.Har bir bosqichda parchalanish tufayli bir nechta jamoalar uchun operatsiyalarni bajarish mumkin, bu esa parallellik darajasini oshiradi. protsessorning yuqori darajadagi konveyer tashkiloti bilan vaqt diagrammasi ko'rsatilgan, u CLCM-ning har bir bosqichini ikkita podstansiyaga ajratishni ta'minlaydi. Ushbu yondashuvdan foydalanib, mashina ko'rsatmalari to'plamining davomiyligini yanada qisqartirish mumkin bo'ladi.
Biroq, amalda, super quvurlarni ishlov berishga o'tishdan hisoblash ishlarida sezilarli yutuqlarga erishish har doim ham mumkin emas.
Bu, asosan, mojarolar ehtimolligi oshishi, shuningdek, super-konveyer protsessorni boshqarish moslamasi mantig'ining sezilarli darajada murakkablashishi bilan bog'liq.
Ko'p sonli ishlov berish birliklari bo'lgan bitta konveyerdan foydalanib, superscalar protsessorini boshqarish murakkabligini kamaytirish mumkin . Odatda, 1-3 bosqichlarda bajarilgan operatsiyalar, mashina buyrug'ining haqiqiy bajarilishiga qaraganda ancha kam vaqt talab qiladi. Shunday qilib, 1-3 bosqichlar jamoani tegishli ishlaydigan moslamani qayta ishlash va yuklashga tayyorlashni ta'minlaydi. Agar keyingi buyruqning dastlabki ma'lumotlari avvalgi buyruqning natijasiga bog'liq bo'lsa, unda avvalgisiga ishlov berish tugaguncha bunday buyruq bajarilmaydi. Umumiy holda, superscalar protsessori dasturning manba kodida ko'rsatilgan mashina ko'rsatmalarining ishlash tartibini uning ishlash mantig'ini buzmasdan o'zgartirishi mumkin.
Qoida tariqasida, supersalar protsessorida har bir mashina ko'rsatmasi uchun mustaqil ishlov berish birligi, ba'zan esa bir nechta amalga oshiriladi. Masalan, ALU raqamlarni suzuvchi-nuqta formatida, ALU qayta ishlangan raqamlarni sobit nuqtali formatda, ma'lumotlarni yuklash va saqlash bloklari va boshqalar.
|
Quvur liniyasi protsessorining vaqt diagrammasi
|
3. Super-konveyerli ishlov berish protsessorini tashkil qilishda, CLCM doirasida bajarilgan ishlar soni ko'payadi va har bir bunday operatsiya uchun alohida bo'lim ajratiladi. Shu bilan birga, ular bajarilgan harakatlarning murakkabligini sezilarli darajada qisqartirishga erishadilar, bu esa ularni amalga oshirish vaqtini qisqartiradi. har bir birlik yuqori soat chastotasida ishlashi mumkin. Ko'p jihatdan, bu mumkin, chunki konveyerning ko'plab pozitsiyalarida mashina aylanishining yarmidan ozrog'ini bajaradi. Natijada, siz konveyerning soat pulslarining chastotasini ikki baravar oshirishingiz mumkin, bu esa mashina aylanishining bir davri uchun bir vaqtning o'zida ikkita harakatning bajarilishini ta'minlaydi.
Har bir bosqichda parchalanish tufayli bir nechta jamoalar uchun operatsiyalarni bajarish mumkin, bu esa parallellik darajasini oshiradi. protsessorning yuqori darajadagi konveyer tashkiloti bilan vaqt diagrammasi ko'rsatilgan, u CLCM-ning har bir bosqichini ikkita podstansiyaga ajratishni ta'minlaydi. Ushbu yondashuvdan foydalanib, mashina ko'rsatmalari to'plamining davomiyligini yanada qisqartirish mumkin bo'ladi.
Biroq, amalda, super quvurlarni ishlov berishga o'tishdan hisoblash ishlarida sezilarli yutuqlarga erishish har doim ham mumkin emas. Bu, asosan, mojarolar ehtimolligi oshishi, shuningdek, super-konveyer protsessorni boshqarish moslamasi mantig'ining sezilarli darajada murakkablashishi bilan bog'liq.
Markaziy protsessor ma'lumotlarni qayta ishlashning asosiy operatsiyalarini amalga oshiradigan hisoblash tizimini yaratishda asosiy element hisoblanadi. Umumiy holda, har qanday mashina ko'rsatmalariga ishlov berish jarayonida amalga oshiriladigan barcha harakatlar odatda tsikl deb ataladi. Mashina buyruqlarini qayta ishlash tsikli quyidagi bosqichlarni o'z ichiga oladi:
• Operativ xotiradan buyruqlarni ajratib olish (IR);
• Amalga oshiriladigan operandalar soni, registrda va / yoki operativ xotirada joylashgan joyi va manzillari aniqlanadigan buyruqni dekodlash, shuningdek ular qaysi operatsiyani bajarish kerakligini (DC) aniqlaydi.
• oldingi bosqichda yaratilgan ma'muriy manzillarda (ID) operativ xotirasidan ma'lumotlarni chiqarib olish;
Operandlarda arifmetik-mantiqiy o'zgarishlarni amalga oshirish bilan bog'liq ma'lumotlarni qayta ishlash (OD);
Natijalarni protsessorning registr xotirasida yoki tasodifiy kirish xotirasida (SR) yozish;
Mashina yo'riqnomalarini (PR) qayta ishlashda alohida holatlar yuzaga kelganda reaktsiya mexanizmini amalga oshiradigan uzilishni qayta ishlash
Mashina buyruqlarini qayta ishlash tsikli (COMC) har bir qadam ichidagi harakatlar ketma-ket bajarilishi sifatida amalga oshirilishi mumkin. Bunday holda, oldingi buyruq bajarilgunga qadar keyingi mashina buyrug'ini qayta ishlashni boshlash mumkin emas. Protsessorning ishlashini doimiy ishlash printsipi bilan ishlov berish mashinasining ishlashini faqat soat chastotasini ko'paytirish orqali oshirish mumkin. Shu bilan birga, protsessor ishlaydigan chastotaning ko'payishi, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan mantiqiy elementlari va ichki ulanish liniyalari orqali o'tishda signallarning tarqalishidagi kechikishlar tufayli yuzaga keladigan cheklovlarga ega. Shuning uchun protsessor chastotasini cheksiz ravishda oshirish mumkin emas.
4. Bu mashina ko'rsatmalariga parallel ishlov berishdan foydalanish. Ushbu yo'nalish doirasida konveyer va super-konveyerli ishlov berish, hisob-kitoblarni superskalalar va vektorli tashkil etish tamoyillari joriy etilmoqda va amalda faol qo'llanilmoqda.
Hisoblash quvuri mustaqil manbalar (bloklar) to'plamidan iborat bo'lgan tuzilishga ega bo'lib, ularning har biri mashina buyruqlarini qayta ishlash tsiklining bitta aniq bosqichini bajarish uchun javobgardir. Shunday qilib, konveyerda bir vaqtning o'zida bir nechta mashina ko'rsatmalarini bajarishni faollashtirish mumkin, ammo ishlov berish tsiklining turli bosqichlarida. Umumiy holda, konveyer vaqtning har bir lahzasida maksimal n mashina ko'rsatmalarini qayta ishlashga qodir, bu erda n TsOMK bosqichlarini amalga oshirish uchun mustaqil bloklar soni. Oldingi blok natijalari keyingi blokning ishlashi uchun manba ma'lumotlari sifatida ishlatiladi
Konveyerga ishlov berishni tashkil qilishning umumiy qoidalari quyidagilar:
a) MMKning ko'p sonli mustaqil bosqichlarga bo'linishi. Amalda, bu raqam 20 dan oshmaydi;
b) har bir bosqichda operatsiyalarni bajarish vaqti doimiy bo'lishi kerak. Ushbu parametr konveyer aylanishi deb nomlanadi.
Markaziy protsessor ma'lumotlarni qayta ishlashning asosiy operatsiyalarini amalga oshiradigan hisoblash tizimini yaratishda asosiy element hisoblanadi. Umumiy holda, har qanday mashina ko'rsatmalariga ishlov berish jarayonida amalga oshiriladigan barcha harakatlar odatda tsikl deb ataladi. Mashina buyruqlarini qayta ishlash tsikli quyidagi bosqichlarni o'z ichiga oladi:
• Operativ xotiradan buyruqlarni ajratib olish (IR);
• Amalga oshiriladigan operandalar soni, registrda va / yoki operativ xotirada joylashgan joyi va manzillari aniqlanadigan buyruqni dekodlash, shuningdek ular qaysi operatsiyani bajarish kerakligini (DC) aniqlaydi.
• Oldingi bosqichda yaratilgan ma'muriy manzillarda (ID) operativ xotirasidan ma'lumotlarni chiqarib olish;
Operandlarda arifmetik-mantiqiy o'zgarishlarni amalga oshirish bilan bog'liq ma'lumotlarni qayta ishlash (OD);
Natijalarni protsessorning registr xotirasida yoki tasodifiy kirish xotirasida (SR) yozish;
• Mashina yo'riqnomalarini (PR) qayta ishlashda alohida holatlar yuzaga kelganda reaktsiya mexanizmini amalga oshiradigan uzilishni qayta ishlash
Mashina buyruqlarini qayta ishlash tsikli (COMC) har bir qadam ichidagi harakatlar ketma-ket bajarilishi sifatida amalga oshirilishi mumkin. Bunday holda, oldingi buyruq bajarilgunga qadar keyingi mashina buyrug'ini qayta ishlashni boshlash mumkin emas. Protsessorning ishlashini doimiy ishlash printsipi bilan ishlov berish mashinasining ishlashini faqat soat chastotasini ko'paytirish orqali oshirish mumkin. Shu bilan birga, protsessor ishlaydigan chastotaning ko'payishi, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan mantiqiy elementlari va ichki ulanish liniyalari orqali o'tishda signallarning tarqalishidagi kechikishlar tufayli yuzaga keladigan cheklovlarga ega. Shuning uchun protsessor chastotasini cheksiz ravishda oshirish mumkin emas.
XULOSA
Men ushbu mavzuda shuni o'rgandimki:
Buyruq darajasida moslik:
Markaziy protsessor va konveyerli hisoblash tizimlari arasidagi moslikni tushuntiradi.
Operatsiyalarni bajarish vaqti, operatsiyalarni o'qish va yozish jarayonlari, ma'lumotlarni ajratib olish bosqichlari tavsiflanadi.
Biroq, konveyerning ishlashi paytida, mashina ko'rsatmalarining muntazamligini buzadigan yoki xatolarga olib keladigan mojarolar (xavflar) paydo bo'lishi mumkin. Men xavflarning uch turini ajrataman:
|