1. Principiul pipe-line (paralelism temporal). Cresterea vitezei de
prelucrare in raport cu o structura non-pipe-line
Cresterea vitezei de prelucrare intr-o structura pipe-line ideala, in raport cu o structura
non-pipe-line echivalenta, este ilustrata in figura 1.
Figura 1. Cresterea vitezei de prelucrare intr-o structura pipe-line ideala
Totusi, intr-o structura pipe-line reala, apar urmatoarele aspecte care influenteaza
performanta, in sensul scaderii vitezei de prelucrare. Acesti factori sint:
a. Echilibrarea vitezelor de prelucrarea a stagiilor pipe-line (nu toate stagiile de
prelucrare au, intotdeauna, aceeasi viteza; de exemplu accesul la memorii,
pentru incarcarea operanzilor, poate fi uneori mai lent)
b. Asigurarea incarcarii continue cu operanzi de intrare (instructiuni) - trebuie
asigurate mecansime rapide pentru incarcarea instructiunilor
c. Tipul instructiunii executate in structura pipe-line (comutarile de context:
instructiuni de salt, salt conditionat, apeluri de subrutina, dependentele dintre
instructiuni, instructiunile mai lente: accesul la memoria de date, instructiuni
de virgule mobile - conduc la anularea unor operatii deja efectuate si/sau la
oprirea temporara (stall) a functionarii structurii pipe-line, prin introducerea
unor goluri (holes) - tacte de neutilizare a stagiilor pipe-line.)
2. Performanta unei structuri pipe-line non-ideale
a. Expresia generala a performantei unei structuri pipe-line reale
Performanta unei structuri pipe-line cu k stagii este data de expresia:
unde k T este timpul (in numar de tacte pipe-line) necesar executiei a n instructiuni in
structura pipe-line cu k stagii, iar s T este timpul suplimentar (in numar de tacte pipe-line)
datorat tipului de instructiune executata.
Exista relatia: T ? k ? n ?1 k , iar s T depinde de tipul instructiunii executate.
b. Performanta unei structuri pipe-line cu instructiuni de salt
Aparitia unei instructiuni de salt conduce la necesitatea anularii unui numar de
instructiuni deja incarcate in structura pipe-line. Numarul acestor instructiuni depinde de
momentul in care se determina adresa de salt (ca in figura 2).
Timpul suplimentar este:
1 1 T n p t s ? ? ?
unde 1 p este probabilitatea ca instructiunea executata sa fie de salt si 1 t este numarul de tacte
necesar anularii instructiunilor deja incarcate in mod eraonat in structura pipe-line.
Rezulta performanta:
O situatie echivalenta este aceea a apelurilor de subrutina si a intreruperilor.
Figura 2. Aparitia instructiunilor de salt intr-o structura pipe-line
Arhitectura sistemelor de calcul - indrumator laborator
Pentru a descărca acest document,
trebuie să te autentifici in contul tău.
