46. Конвейерная обработка в эвм.

Термин конвейеризация часто ассоциируется с параллелизмом, так как оба они представляют структурные методы, предназначен­ные для повышения производительности за счет одновременной обработки данных. Тем не менее это два различных подхода. При реализации параллелизма совмещение выполненных операций дос­тигается за счет использования нескольких одновременно работающих функциональных устройств. В основе конвейеризации также лежит совмещение, но совмещение подфункций, на которые разделяется операция, выполняемых специальными аппаратурно­-реализованными блоками - ступенями конвейера. Совокупность всех ступеней, предназначенных для выполнения функции - опе­рации, представляет конвейер. Подобный способ параллельной обработки и есть конвейеризация. Конвейеризация может исполь­зоваться как при обработке команд, так и при выполнении арифме­тических операций и операций по формированию адресов. Ступени конвейера соединяются последовательно, а команды и данные пе­ремещаются последовательно со ступени на ступень конвейера в порядке их соединения. Скорость перемещения информации по ступеням зависит от скорости поступления информации на входе конвейера и времени прохождения через ступень, которая требует максимального времени исполнения выделенной для нее подфунк­ции, и не зависит от длины конвейера - количества ступеней.

Хотя время выполнения отдельно взятой функции зависит от суммарного времени исполнения всех ступеней, среднее время, т.е. скорость выполнения функций равна скорости поступления данных на вход конвейера.

Обычно конвейеры различаются по их структурной организации и по их функциональному назначению. Однофункциональный кон­вейер - это конвейер, предназначенный для выполнения базовой функции только одного типа. Многофункциональный конвейер - это конвейер, способный выполнять функции различных типов. В нем в дополнение ко входам ступеней конвейера предусматрива­ются управляющие входы, определяющие порядок работы конвейера - выбор дальнейшего маршрута продвижения по той или иной ветви конвейера. Выбор ветвей во многофункциональном конвейере может определяются кодом операции, результатом, полученным на предыдущей ступени конвейера, и рядом других условий.

Одна из проблем, возникающая при реализации и использова­нии конвейеров - это проблема обнаружения и устранения помех Помеха - это фактор, препятствующий непрерывному прохожде­нию данных через конвейер с максимальной скоростью. Различают два типа помех: структурные помехи и зависящие от данных. Структурные помехи возникают, когда различные фрагменты функции (части операций) пытаются использовать одну и ту же ступень конвейера одновременно. Такая помеха называется столк­новением.

Помехи, зависящие от данных, возникают тогда, когда результат выполнения одной ступени конвейера определяет действие непо­средственно следующей ступени конвейера, т.е. когда имеют место зависимости по управлению и по данным.