ĐIỆN tử VIỄN THÔNG VI xử lý khotailieu

VI XỬ LÝ Nhóm sinh viên Đ6-ĐTVT2 CHAPTER 16: LỆNH- XỬ LÝ CẤP SONG SONG VÀ SIÊU VÔ HƯỚNG LOGO Giáo viên hướng dẫn: Phan Thị Thanh Ngọc Sinh viên thực hiện: Nguyễn Kim Đính Lê Xuân Quyền Vũ Viết Tùng Hoàng Khắc Chung Vương Xuân Huy Nguyễn Trọng Nghĩa Nguyễn Đức Anh Trần Huy Hùng Vũ Hồng Phúc Nguyễn Thanh Hải LOGO Contents Giới thiệu tổng quan Vấn đề thiết kế Pentium 4 ARM-CORTEX A8 I Giới thiệu tổng quan LOGO • Thuật ngữ siêu vô hướng đặt vào năm 1987 • Tạo nên bước phát triển vi xử lý với hiệu suất cao • Bản chất siêu vô hướng khả thực lệnh cách độc lập đồng thời đường ống khác • Một phương pháp khác để đạt hiệu suất cao gọi điều khiển luồng • Điều khiển luồng khai thác thực tế nhiều công đoạn đường ống dẫn thực nhiệm vụ đòi hỏi nửa chu kỳ đồng hồ Giới thiệu tổng quan … LOGO II Vấn đề thiết kế LOGO Mức tính song song máy tính song song Sự khác biệt quan trọng hai khái niệm liên quan mức tính song song máy tính song song Mức tính song song tồn lệnh trình tự độc lập thi hành song song chồng chéo Ví dụ khái niệm song song cấp lệnh , xem xét hai đoạn mã sau [ JOUP89b ] : LOGO Mức tính song song máy tính song song • Cấp song song cấp lệnh xác định tần số phụ thuộc liệu phụ thuộc thủ tục mã • Máy song song thước đo khả vi xử lý để tận dụng lợi song song cấp lệnh • Máy song song xác định số hướng dẫn lấy thực lúc ( số lượng đường ống song song ) tốc độ tinh tế chế mà vi xử lý sử dụng để tìm hướng dẫn độc lập LOGO Mức tính song song máy tính song song • Cả cấp máy song song yếu tố quan trọng việc nâng cao hiệu suất Việc sử dụng kiến trúc lệnh cho chiều dài cố định, RISC, tăng cường song song cấp lệnh Mặt khác, tăng cường song song cấp lệnh, máy song song hạn chế hiệu suất vấn đề chất chương trình Các vấn đề sách lệnh LOGO Bộ vi xử lý phải có khả xác định cấp lệnh song song dàn xếp tìm nạp, giải mã, thực hướng dẫn song song Về chất, xử lý cố lường trước điểm hành để xác định vị trí lệnh đưa vào ống thực Các vấn đề sách lệnh LOGO loại Orderings quan trọng vấn đề này: • Thứ tự lệnh tìm nạp • Thứ tự lệnh thực • Thứ tự lệnh cập nhật nội dung ghi vị trí nhớ Bộ xử lý tinh vi, lại bị ràng buộc mối quan hệ nghiêm ngặt orderings Pentium 4… LOGO Hoạt động Pentium • Processor lấy hướng dẫn từ nhớ thứ tự chương trình tĩnh • Mỗi hướng dẫn dịch sang nhiều chiều dài cố định RISC hướng dẫn, gọi vi hoạt động, micro- ops • Bộ vi xử lý thực micro- ops tổ chức đường ống superscalar, để lệnh thực trật tự • Bộ vi xử đưa kết lần thực lệnh với ghi vi xử lý thiết lập theo thứ tự dòng chương trình ban đầu LOGO Pentium 4… a)Tạo micro-ops b) Trace cache next instruction pointer Hình: Pentium Pipeline Operation LOGO Pentium Pipeline Operation… c) Trace cache fetch d) Drive LOGO Pentium Pipeline Operation… e) Phân bổ, đổi tên ghi f) Micro-ops queuing LOGO Pentium Pipeline Operation… LOGO Pentium Pipeline Operation… LOGO Pentium Pipeline Operation… IV ARM Cortex – A8 LOGO Giới thiệu chung ARM Cortex – A8 • Với phát triển kiến trúc ARM dấn tới đời kí thuật siêu vơ hướng ống dẫn lệnh • ARM Cortex – A8 thí dụ tiêu biểu • Mục tiêu Cortex-A8 hướng tới loạt ứng dụng di động người tiêu dùng LOGO Giới thiệu chung ARM Cortex – A8 Hình: Sơ đồ khối kiến trúc ARM Cortex-A8 LOGO Giới thiệu chung ARM Cortex – A8… Hình :ARM Cortex-A8 Integer Pipeline Đơn vị tìm nạp lệnh LOGO Giới thiệu : Lệnh  lấy đơn vị bao gồm lệnh  cache L1 Bởi có số nhánh chưa giải đường dẫn, nên lệnh  nạp suy đốn, có nghĩa khơng có đảm bảo chúng  đã thực Các nhánh lệnh  đặc biệt dòng mã gây xả đường dẫn ( pipe-line ) , loại bỏ lệnh  Đơn vị tìm nạp lệnh … LOGO Đơn vị tìm nạp lệnh lấy tới bốn lệnh chu kỳ, qua giai đoạn sau: • F0 : Các đơn vị tạo từ địa (AGU) tạo địa ảo Thông thường, địa địa tiếp theo  lấy từ địa trước • F1 Địa tính tốn sử dụng để nạp lệnh từ  cache L1 Song song, địa lấy sử dụng để truy cập vào mảng dự đoán rẽ nhánh để xác định địa lấy tiếp • Dữ liệu lệnh F3  đặt vào thành hàng đợi lệnh .Nếu lệnh dẫn đến dự báo rẽ nhánh, địa mục tiêu gửi đến đơn vị tạo địa Đơn vị giải mã lệnh LOGO Giới thiệu Các đơn vị giải mã lệnh  giải mã  trình tự tất lệnh ARM Thumb Nó có cấu trúc đường ống kép, gọi pipe O pipe 1, hai lệnh  tiến qua đơn vị thời điểm Khi lệnh  phát từ ống giải mã lệnh  , pipe luôn chứa lệnh cũ chương trình lệnh Trong thứ tự lênh cấp phát  ngăn chặn mối nguy hiểm WAR giữ theo dõi mối nguy hiểm WAW phục hồi từ điều kiện xả đơn giản Như vậy, mối quan tâm ống giải mã lệnh  việc ngăn ngừa mối nguy hiểm RAW Đơn vị giải mã lệnh … LOGO Mỗi đơn vị giải mã lệnh gồm  năm giai đoạn xử lý: • D0: Lệnh Thumb giải nén vào lệnh ARM 32-bit Một chức giải mã sơ thực • D1: Chức giải mã lệnh hồn thành • D2: Giai đoạn viết tiến trình lệnh vào đọc lệnh  từ cấu trúc cấp phát / phát lại • D3: Giai đoạn này chứa  lệnh lập trình  logic Một bảng dự đoán ghi sẵn sàng sử dụng kỹ thuật lập trình tĩnh • D4: Thực giải mã cuối cho tất tín hiệu điều khiển theo yêu cầu số nguyên thực  và đơn vị thực tải lưu trữ Thank You! ... RISC hướng dẫn, gọi vi hoạt động, micro- ops • Bộ vi xử lý thực micro- ops tổ chức đường ống superscalar, để lệnh thực trật tự • Bộ vi xử đưa kết lần thực lệnh với ghi vi xử lý thiết lập theo thứ... trí nhớ Bộ xử lý tinh vi, lại bị ràng buộc mối quan hệ nghiêm ngặt orderings 3 Vấn đề thiết kế LOGO Để tối ưu hóa sử dụng phần tử ống dẫn khác nhau, xử lý cần thay đổi nhiều orderings vi c gọi... song thước đo khả vi xử lý để tận dụng lợi song song cấp lệnh • Máy song song xác định số hướng dẫn lấy thực lúc ( số lượng đường ống song song ) tốc độ tinh tế chế mà vi xử lý sử dụng để tìm