KIẾN TRÚC CÁC HỆ THỐNG TÍNH TOÁN - CHƯƠNG 2 potx

1 KIẾN TRÚC CÁC HỆ THỐNG TÍNH TOÁN Nguyễn Phú Bình Trần Trung Kiên Bộ môn KTMT - Khoa CNTT Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội 2 Lưu ý của tác giả  Không được tự ý sao chép hay quảng bá bài giảng này khi chưa được sự đồng ý của các tác giả.  Địa chỉ liên hệ của các tác giả: Nguyễn Phú Bình Email: ngphubinh@yahoo.com Mobile: 0983533925 Website: http://phubinh.vicosoft.com/ktmt Trần Trung Kiên Email: trankien_bk@yahoo.com Mobile: 0914919392 Bộ môn Kỹ thuật Máy tính Khoa Công nghệ Thông tin Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội C1- P322, Tel: 8696125 Website: http://ktmt.shorturl.com 3 Kiến trúc các hệ thống tính toán Chương 2 KỸ THUẬT PIPELINING TRONG CÁC HỆ THỐNG TÍNH TOÁN Nguyễn Phú Bình – Trần Trung Kiên Bộ môn Kỹ thuật Máy tính, Khoa Công nghệ Thông tin Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 4 Chương 2 I. Kỹ thuật pipelining đối với Scalar Processor (bộ xử lý vô hướng) ® II. Kỹ thuật pipelining đối với Vector Processor (bộ xử lý kiểu vector) 5 I.Pipelining đối với Scalar Processor 0. Một số kiến thức cơ bản 1. Pipelining trong kiến trúc DLX 2. Vấn đề về hiệu năng đối với pipelining 3. Các "xung đột" trong kỹ thuật pipelining 6 0. Một số kiến thức cơ bản  Kiến trúc tập lệnh, tập lệnh và lệnh  Phân loại kiến trúc tập lệnh theo các cách lưu trữ toán hạng (By Type of Internal Storage, Where are ALU operands/result?) 7 Kiến trúc tập lệnh, tập lệnh, lệnh  Kiến trúc tập lệnh (Instruction Set Architecture)®: tập lệnh, các kiểu dữ liệu, tập thanh ghi lập trình được, các phương pháp định địa chỉ toán hạng và các cơ chế vào – ra  Tập lệnh (Instruction Set):  Mỗi một bộ xử lý có một tập lệnh xác định  Tập lệnh thường có hàng chục đến hàng trăm lệnh 8 Kiến trúc tập lệnh, tập lệnh, lệnh  Khuôn dạng của một lệnh máy:  Mỗi lệnh là một chuỗi số nhị phân mà bộ xử lý hiểu được để thực hiện một thao tác xác định  Mã thao tác: (Operation Code) mã hóa cho thao tác mà CPU phải thực hiện vd:ADD, MULT,  Tham chiếu toán hạng: mã hóa cho toán hạng hoặc nơi chưa toán hạng mà thao tác sẽ tác động. Mã thao tác Tham chiếu toán hạng 9 Phân loại kiến trúc tập lệnh  Phân loại theo các cách lưu trữ toán hạng:  Kiến trúc Stack: Toán hạng được lưu trữ tại đỉnh của Stack  Kiến trúc Accumulator: Toán hạng là các thanh chứa  Kiến trúc general-purpose register (GPR): Các toán hạng là các thanh ghi hoặc ô nhớ (Còn gọi tắt là kiến trúc Register): 10 Phân loại kiến trúc tập lệnh C = A + B Load A ADD B Store C PUSH A PUSH B ADD POP C AccumulatorStack [...]... Register-Memmory 22 Kiến trúc Register-Memmory 23 Kiến trúc Register-Memmory 24 Kiến trúc Memory-Memory 25 Kiến trúc Register-Register(Load/Store) 26 Kiến trúc Register-Register(Load/Store) 27 Kiến trúc Register-Register(Load/Store) 28 Kiến trúc Register-Register(Load/Store) 29 Kiến trúc Register-Register(Load/Store) 30 Tổng kết về kiến trúc tập lệnh  Kiến trúc Stack  Kiến trúc Accummulator  Kiến trúc General-Purpose.. .Kiến trúc Stack 11 Kiến trúc Stack 12 Kiến trúc Stack 13 Kiến trúc Stack 14 Kiến trúc Stack 15 Kiến trúc Accumulator 16 Kiến trúc Accumulator 17 Kiến trúc Accumulator 18 Kiến trúc Accumulator 19 Phân loại kiến trúc tập lệnh  Kiến trúc General-Purpose Register chia 3 loại: Register-memory  Memory-memory  Register-register (load-store)  20 Kiến trúc Register-Memmory 21 Kiến trúc Register-Memmory... Register-Memory  Memory-Memory  Register-Register (Load/Store)  31 Tổng kết về kiến trúc tập lệnh Kiến trúc nào là tốt nhất??? 32 Tổng kết về kiến trúc tập lệnh  Các kiến trúc: Stack  Accumulator  Register-Memory  Memory-Memory thường dùng trong các máy tính thời ký đầu   Tất cả các máy tính trong khoảng 10 năm trở lại đây đều chế tạo theo kiến trúc GPR Và các máy tình hiện nay theo kiểu Register-Register... tất cả các biến của đoạn code các thao tác nhanh hơn 34 Bài tập  Thực hiện các đoạn code sau 1) X*Y=Z 2) Z-W=Z Trong các kiến trúc:  Stack  Accumulator  Register-Mem  Load/Store 35 I.Pipelining đối với Scalar Processor 0 Một số kiến thức cơ bản 1 Pipelining trong kiến trúc DLX 2 Vấn đề về hiệu năng đối với pipelining 3 Các "xung đột" trong kỹ thuật pipelining 36 ... kiến trúc tập lệnh  Ưu điểm của kiến trúc Load/Store:     Truy cập thanh ghi nhanh hơn so với truy cập bộ nhớ Số bit dùng để đặt tên cho thanh ghi ít hơn so với số bit để đặt tên cho ô nhớ Viêc sử dụng thanh ghi cho phép trình biên dịch (compiler) tối ưu hóa việc thực hiện lệnh (do có thể không cần thực hiện theo trình tự các lệnh) Các thanh ghi có thể lưư được tất cả các biến của đoạn code các . 09149193 92 Bộ môn Kỹ thuật Máy tính Khoa Công nghệ Thông tin Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội C 1- P 322 , Tel: 8696 125 Website: http://ktmt.shorturl.com 3 Kiến trúc các hệ thống tính toán Chương 2 KỸ. trúc Stack 15 Kiến trúc Stack 16 Kiến trúc Accumulator 17 Kiến trúc Accumulator 18 Kiến trúc Accumulator 19 Kiến trúc Accumulator 20 Phân loại kiến trúc tập lệnh  Kiến trúc General-Purpose Register. là kiến trúc Register): 10 Phân loại kiến trúc tập lệnh C = A + B Load A ADD B Store C PUSH A PUSH B ADD POP C AccumulatorStack 11 Kiến trúc Stack 12 Kiến trúc Stack 13 Kiến trúc Stack 14 Kiến trúc