Конфликты:

1. Структурные конфликты

2. Конфликты по управлению

3. Конфликты по данным

Структурные конфликты

Возникают, когда аппаратные средства процессора не могут поддерживать все возможные комбинации команд, в режиме одновременного выполнения с совмещением.

Причины:

1. Не полностью конвейерная структурамикропроцессора, при которой некоторые ступени отдельных команд выполняются больше одного такта. Например, команда i=«умножение чисел с плавающей запятой», ей для выполнения надо 4 такта, поэтому нижеследующие команды ждут (ПУЗЫРИ)

2. Недостаточное дублирование отдельных ресурсов(доступ к запоминающим устройствам). Например, см. таблицу «Стадии классического конвейера» такт 5, ниже располагаются команды, которые пишут, читают, пишут, отсюда задержки (другие команды ждут своего выполнения).

Пути решения для Запоминающих Устройств (зу):

1. Раздельная КЭШ память программ и данных (отступление от принципов Неймана)

2. Создание многопортовых ЗУ:

• Для регистров допускается одновременное обращение до шести на чтение и до четырех на запись

• КЭШ память одновременно выполняется 2 команды.

Конфликты по управлению

Возникают при комбинации команд перехода и других команд, изменяющих значение счётчика команд.

Пример:

Пусть, i= операция сложения (ADD),i+1= переход по результату 0 (JZ), признак результата – 5, а мы его можем обработать только на 6-м, т.е. ВЫХОД: перевод конвейера в последовательный режим.

Для уменьшения влияния конфликтов по управлению используется «Блок предсказания переходов», который позволяет выбирать очередную команду с точностью до 95%. Если встретили команду перехода, то анализируем, если ошибка, то надо добиться, что бы результат не записывался в ОП.

Методы предсказания:

1. Статические– до начала работы программы указывается наиболее вероятные направления переходов (аппаратно или программистом). В старых МП шли по пути ДА.

2. Динамические:

• На основе счётчика количества переходов по тому или иному направлению (у каждого направления свой счётчик);

• Отслеживаются чередующиеся переходы;

• Отслеживаются связи CALL…Return(обращение к подпрограмме).

Конфликты по данным

Возникают в случае, когда выполнение одной (следующей) команды, зависит от результатов выполнения предыдущих команд.

Типы конфликтов:

1. RAW(чтение после записи) – предполагаем, что команда i предшествует командеj. Командаjпытается прочитать операнд прежде чем команда i запишет свой результат.i)ADDR1,R2;R1=R1+R2j=i+1)SUBR1,R3;R1=R1-R3 Основной путь смягчения конфликта:Метод продвижения данных

Рисунок 8 – метод приближения данных

Результат, полученный на стадии EX, одновременно с передачей в приёмник передаётся на входы исполнительных устройств. Если устройство управления определяет, что он необходим для какой-либо последующей команды, то он используется в качестве операнда параллельно со стадией записи приёмника.

2. WAR(Запись после чтения) – командаjпытается записать результат в приёмник прежде чем он считается оттуда командойi. При этомiможет получить новое некорректное значение операндов:i)ADDR1,R2;R1=R1+R2j=i+1)SUBR2,R3;R2=R2-R3

3. WAW(Запись после записи) – командаjпытается записать результат в приёмник, прежде чем в этот же приёмник будет записан результат операции i, т.е. в приёмнике может остаться некорректное записанное командой ii)ADDR1,R2j=i+1)SUBR1,R3

Конфликты WARиWAWобеспечены возможным неупорядоченным выполнением команд.

Выход: ставят перед приёмником «Буфер восстановления последовательности команд», т.е. пока не выполняются команды последовательно, результат не пишется.

13. Особенности архитектуры МП с технологией MMX и SSE.

MMX. Особенности программ мультимедийной обработки:

1. Данные целого типа, небольшой разрядности (цвет).

2. Короткие циклы с высоким коэффициентом повторяемости (цвет)

3. Большое количество операций сложения и умножения

4. Алгоритмы, требующие интенсивных вычислений

5. Операции с высоким уровнем параллелизма

Основные черты технологии MMX

1. Архитектура SIMD (1 команда несколько операндов);

2. 57 новых команд;

3. 4 новых типов данных;

8 64-х разрядных регистров MMX.( отображены в блоке регистров с плавающей запятой (FPU)).

Отличия: Можно обращ по №, обычно обращ как к стеку (для рег с пл зап).

Недостатки: Необходимость периодически сохр и восст содерж рег-ов для работы сMMXиFPU. Переключение уменьшает производительность.

Типы данных:

1. 8 слов по 8 разрядов (слово – единица машинной обработки)

2. 4 операнда по 16 разрядов

3. 2 операнда по 32 разрядов

4. 1 операнд по 64 разряда

Особенности дополнительных команд:

1. Выполн с пом одной ком одноврем операц над неск операндами находящ в рег MMX, например, одноврем загружаем 8 пикс, прибавл по +3 и отправл на исполнен (в 8 раз увелич скор обр-ки).

2. Введение команд, сокращ кол-во условных переходов в программе

3. сложение с насыщением (экран ярче макс стать не может, одна ком + при конвейерн обраб, не надо перегружать при неудаче).

Сравнение и нахождение MAXКомандаPMAXSW– нахождение MAX со знаком КомандаPMAXUB– нахождение MAX без знака

8 сравнений (условных переходов) – в одной команде.

• Команды, поддерживающие алгоритмы обработки звуковой и графической информации. Команда PMADDWD– умножение с накоплением

Развитие технологии MMX – блок SSE

SSE– потоковый блок расширений (SSE–PIII,SSE2 – P4)

Отдельный блок 128 разрядных регистров

Блок имеет свои регистры управления и состояния.

Позволяет:

1. Обрабатывать по схеме SIMD данн с пл зап (4 операнда по 32 разр или 2 операнда по 64 разр).

2. Дополнительные форматы целочисленных операндов:

• 16 8-и разрядных

• 8 16-и разрядных

• 4 32-х разрядных

• 2 64-и разрядных

3. 144 новые команды

Достоинства:

1. Есть возможность обрабатывать несколько команд в одной

2. Сокращение переходов в обработке

14. Пути повышения производительности микропроцессоров. Основные черты архитектуры EPIC.