Контрольные вопросы

1. В чем суть идеи конвейеризации? В каких случаях в конвейер следует вводить буферные регистры? В каких случаях буферные регистры нужно заменять буферной памятью? Ответы обоснуйте.

2. Определите синхронный конвейер из 8 функциональных блоков, из которых половина блоков работает в полтора раза медленнее других. Задайте конкретные временные параметры элементов конвейера. Рассчитайте значения трех метрик эффективности конвейера.

3. Пусть алгоритм вычисления программного разворота летательного аппарата (ЛА) имеет вид: teta_i = (a × v_i + b) × v_i+ с, v_i = v_i-1+ ∆v_i„ где teta_i — программное значение угла тангажа; v_i - текущее значение скорости ЛА; v_i-1 — предыдущее значение скорости ЛА; ∆v_i - текущее приращение скорости ЛА; а, Ь, с — константы. Запрограммируйте этот алгоритм с помощью системы команд семейства Pentium. Составьте диаграмму выполнения своей программы на конвейере с шестью ступенями. Определите случаи структурного риска и объясните возможные пути их разрешения. Зафиксируйте случаи риска по данным и поясните, как они распознаются. Предложите пути их устранения.

4. Модифицируем предыдущий алгоритм следующим образом; teta_i = (a × v_i + b) × v_i+ с, если ∆v_i > d, тогда v_i = v_i-1+ ∆v_i,иначе v_i = v_i-1. Для соответствующей программы опишите случай нарушения ритмичности работы конвейера с шестью ступенями. Охарактеризуйте возможные способы уменьшения задержки конвейера и выберите один из них. Выбор обоснуйте.

5. В чем суть статического предсказания переходов? Сформулируйте достоинства и недостатки известных способов статического предсказания переходов.

6. В чем заключается смысл динамического предсказания переходов? Дайте развернутую характеристику достоинств к недостатков известных способов динамического предсказания переходов. Из каких соображений следует выбирать конкретную схему динамического предсказания? От чего зависит выбор?

7. Поясните идею суперконвейера. В чем заключаются достоинства и недостатки суперконвейеризации?

8. Поясните достоинства и недостатки ВМ с полным набором команд. Какие исторические причины привели к их возникновению?

9. Какие исторические причины способствовали появлению ВМ с сокращенным набором команд?

10. Перечислите основные характеристики ВМ с сокращенным набором команд.Опишите возможности совместного использования в одной ВМ CISC-архитектуры и RISC-архитектуры.

12. Для чего вводится механизм регистровых окон? Поясните структуру окна. Ради какой цели окна организуются в виде .циклического буфера?

13. Обоснуйте основные недостатки ВМ с сокращенным набором команд.

14. Дайте развернутую характеристику назначения и структурной организации суперскалярного процессора. Какие уровни параллелизма здесь используются?

15. На конкретных примерах поясните суть проблемы неупорядоченности команд в суперскалярных процессорах. ,

16. Разработайте структуру конкретного супорскалярного процессора. Задайте несколько программных фрагментов и составьте диаграммы их выполнения для трех методик выдачи и завершения команд.

17. На примере конкретного программного фрагмента поясните суть метода переименования регистров. В чем состоят недостатки этого метода? Как их смягчить?

18. На примере конкретного программного фрагмента поясните смысл метода переупорядочивания команд. В чем заключается разница между централизованным и распределенным окном команд? Проведите сравнительный анализ организации этих окон.

19. Опишите назначение, организацию и порядок работы буфера восстановления последовательности. Для решения каких задач он применяется в современных процессорах?