Оцените презентацию от 1 до 5 баллов!
Тип файла:
ppt / pptx (powerpoint)
Всего слайдов:
46 слайдов
Для класса:
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11
Размер файла:
4.70 MB
Просмотров:
71
Скачиваний:
0
Автор:
неизвестен
Слайды и текст к этой презентации:
№1 слайд![Технологии повышения](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img0.jpg)
Содержание слайда: Технологии повышения производительности МП
Технологии повышения производительности:
конвейеризация;
динамическое исполнение: предсказание ветвлений; внеочередное исполнение; ротация регистров; выполнение по предположению;
Многократное декодирование команд;
WLIV процессоры; технология Hyper-Treading
№2 слайд![Термины Команда.](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img1.jpg)
Содержание слайда: Термины
Команда.
Микрооперация или микрокоманда.
Микропрограмма.
Микропрограммный автомат.
№3 слайд![Повышение производительности](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img2.jpg)
Содержание слайда: Повышение производительности процессоров
Конвейеризация.
Суперскаляризация.
Увеличение количества исполнительных блоков.
Введение принципа динамического исполнения команд.
Гипертрейдинг.
Параллелизм исполнения команд на уровне процессоров.
№4 слайд![Архитектура процессоров с](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img3.jpg)
Содержание слайда: Архитектура процессоров с параллелизмом уровня команд
Как способ повышения производительности процессора
№5 слайд![Суперконвейеризация](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img4.jpg)
Содержание слайда: Суперконвейеризация
№6 слайд![Оценка производительности](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img5.jpg)
Содержание слайда: Оценка производительности идеального конвейера
Предположим Твк=20; Тдк=15; Твд=20; Тик=25; Тзр=20;
t = 5 – промежуточное время определяемое необходимостью записи промежуточных результатов.
Тогда время такта
Т = max{Твк=20; Тдк=15; Твд=20; Тик=25; Тзр=20} + t = 30
При последовательной обработке время выполнения N команд:
Т посл.= N*(Твк + Тдк + Твд + Тик + Тзр) = 100N
Т конв.= 5*Т+ (N-1) * Т
N=10 Тпосл.=1000 Тконв.=420
N=100 Тпосл.=10000 Тконв.=3120
№7 слайд![Конвейер с точки зрения](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img6.jpg)
Содержание слайда: Конвейер с точки зрения схемотехники
№8 слайд![Конфликты в конвейере](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img7.jpg)
Содержание слайда: Конфликты в конвейере
Конфликты – это ситуации при конвейерной обработке, которые препятствуют выполнению очередной команды.
Три группы конфликтов:
- Структурные:
- время выполнения команд разное;
- конфликт обращений к ресурсам;
- По управлению;
- условные и безусловные переходы;
- По данным.
- команда исполняется, а данные не готовы
№9 слайд![Причины структурных](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img8.jpg)
Содержание слайда: Причины структурных конфликтов и способы минимизации их последствий
Скорость конвейера определяется скоростью исполнения самого медленного этапа исполнения команды.
№10 слайд![Конвейерная обработка команд](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img9.jpg)
Содержание слайда: Конвейерная обработка команд суперскалярный процессор
№11 слайд![Суперскалярный процессор](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img10.jpg)
Содержание слайда: Суперскалярный процессор
№12 слайд![Конвейерное исполнение команд](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img11.jpg)
Содержание слайда: Конвейерное исполнение команд
Принцип неупорядоченного выполнения
команд
№13 слайд![Конфликты по управлению](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img12.jpg)
Содержание слайда: Конфликты по управлению
Возникают при конвейеризации команд меняющих значение счетчика команд.
№14 слайд![Статическое предсказание](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img13.jpg)
Содержание слайда: Статическое предсказание переходов
Осуществляется на основе некоторой априорной информации о подлежащей исполнению программе. Известны следующие стратегии:
- переход происходит всегда;
- переход не происходит никогда;
- предсказание осуществляется по результатам профилирования;
- предсказание определяется кодом операции команды перехода;
- при первом выполнении команды переход происходит всегда. И.т.д.
№15 слайд![Статическое прогнозирование](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img14.jpg)
Содержание слайда: Статическое прогнозирование переходов ИСПОЛНЕНИЕ ПО ПРЕДПОЛОЖЕНИЮ
При компилировании программы можно создать граф предполагаемых ветвлений и задать вероятность направлений в процентах.
№16 слайд![Предикативное выполнение](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img15.jpg)
Содержание слайда: Предикативное выполнение
Предикация
№17 слайд![Динамическое предсказание](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img16.jpg)
Содержание слайда: Динамическое предсказание переходов
Решение о наиболее вероятном исходе команды перехода принимается в ходе вычислений исходя из информации о предшествующих переходах.
Динамические предсказания более точный инструмент
№18 слайд![Динамическое прогнозирование](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img17.jpg)
Содержание слайда: Динамическое прогнозирование ветвлений
Аппаратная реализация таблиц переходов
№19 слайд![Гибридный предиктор](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img18.jpg)
Содержание слайда: Гибридный предиктор Макфарлинга
Схема имеет два независимых предиктора, отличающиеся глубиной предыстории
№20 слайд![Общая схема гибридного](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img19.jpg)
Содержание слайда: Общая схема гибридного предиктора
№21 слайд![Спекулятивное выполнение](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img20.jpg)
Содержание слайда: Спекулятивное выполнение команды
Опережающее чтение данных
№22 слайд![Конфликты по данным и их](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img21.jpg)
Содержание слайда: Конфликты по данным и их решение
Выполнение одной команды зависит от результата выполнения другой
№23 слайд![Решение конфликтов по данным](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img22.jpg)
Содержание слайда: Решение конфликтов по данным
Планирование загрузки конвейера.
Переименование регистров МП.
№24 слайд![Технология динамического](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img23.jpg)
Содержание слайда: Технология динамического исполнения команд
Суперскалярность.
Предсказание переходов.
Неупорядочное исполнение команд.
Предварительная загрузка данных.
Переименование регистров.
Предикативное исполнение.
Резервирующая станция.
Восстановление последовательности исполнения команд
№25 слайд![Характеристика конвейeров МП](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img24.jpg)
Содержание слайда: Характеристика конвейeров МП Intel и AMD
№26 слайд![Технология многократного](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img25.jpg)
Содержание слайда: Технология многократного декодирование команд используя CMS
№27 слайд![Технология макрослияния](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img26.jpg)
Содержание слайда: Технология макрослияния (macrofusion)
Макрослияние позволяет объединять типичные пары последовательных команд (например - сравнение и условный переход) в одну макрокоманду. И выполнять их в дальнейшем как одну.
№28 слайд![Технология микрослияния](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img27.jpg)
Содержание слайда: Технология микрослияния
(Micro-op fusion)
№29 слайд![Технология резервирующей](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img28.jpg)
Содержание слайда: Технология резервирующей станции
Команды выполняются с разным быстродействием.
Команды могут зависеть друг от друга.
Командам могут требоваться одинаковые ресурсы для исполнения.
Командам при выполнении необходимо обращение к памяти.
№30 слайд![Микроархитектура Pentium](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img29.jpg)
Содержание слайда: Микроархитектура Pentium2
№31 слайд![Микроархитектура Pentium блок](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img30.jpg)
Содержание слайда: Микроархитектура Pentium2
блок вызова декодирования
№32 слайд![Микроархитектура Pentium блок](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img31.jpg)
Содержание слайда: Микроархитектура Pentium2
блок отправки\выполнения
№33 слайд![Микроархитектура Pentium блок](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img32.jpg)
Содержание слайда: Микроархитектура Pentium2
блок возврата
Отвечает:
- за отправку результатов в регистры или устройства, которым они требуются.
- контроль возврата после спекулятивного исполнения ( отбрасываются результаты микрокоманд, которые в дальнейшем не нужны).
- временное хранение результатов исполнения микрокоманд.
№34 слайд![Пример конвейера AMD K часть](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img33.jpg)
Содержание слайда: Пример конвейера AMD K8 часть1
№35 слайд![Пример конвейера AMD K часть](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img34.jpg)
Содержание слайда: Пример конвейера AMD K8
часть 2
№36 слайд![Проблемы суперскальных МП](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img35.jpg)
Содержание слайда: Проблемы суперскальных МП
Простои конвейеров из-за нерегулярной загрузки функциональных устройств МП.
Наличие одного счетчика команд.
Ограничение на количество конвейеров и функциональных устройств МП – непропорциональное усложнение структуры.
Сложные схемы декодирования команд и др. блоков.
Одновременное исполнение нескольких программ только в режиме разделения времени.
№37 слайд![Мультитрейдовые](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img36.jpg)
Содержание слайда: Мультитрейдовые микропроцессоры
Тред – вычислительный процесс обслуживаемый отдельным набором регистров.
Однотрейдовый микропроцессор – имеет один счетчик команд.
Мультитрейдовый МП – выполняет одновременно несколько процессов и решает проблему простоя функциональных устройств из за невозможности выполнить следующую команду.
Трейдом может быть как команда так и последовательность команд.
№38 слайд![Принцип работы](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img37.jpg)
Содержание слайда: Принцип работы мультитрейдовой архитектуры
№39 слайд![Технология Hyper-Threading](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img38.jpg)
Содержание слайда: Технология Hyper-Threading
Реализуется идея разделения времени на аппаратном уровне
№40 слайд![Технология Hyper-Threading](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img39.jpg)
Содержание слайда: Технология Hyper-Threading
№41 слайд![Основные отличия архитектур](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img40.jpg)
Содержание слайда: Основные отличия архитектур IA-32 и IA-64
№42 слайд![Этапы развития структур МП по](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img41.jpg)
Содержание слайда: Этапы развития структур МП по системам команд
№43 слайд![Синтез команд для процессоров](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img42.jpg)
Содержание слайда: Синтез команд для процессоров VLIW
Задача эффективного планирования параллельных вычислений команд возлагается на «разумный» компилятор Code Morphing software (CMS).
№44 слайд![Формат связки команд](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img43.jpg)
Содержание слайда: Формат связки команд
Компилятор формирует связки команд длинной 128 бит.
№45 слайд![Взаимосвязь полей команды](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img44.jpg)
Содержание слайда: Взаимосвязь полей команды VLIW с исполнительными блоками
№46 слайд![VLIW процессоры Ядро МП](/documents_6/2ce06824875ad99774d73197a62256bc/img45.jpg)
Содержание слайда: VLIW процессоры
Ядро МП использует команды длиной от 64 до 128 бит.