كامپيوتر ـ 12 (دانلود رایگان)
دسته بندي :
انسانی »
علوم کامپیوتر
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل : word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت )
تعداد صفحه : 16 صفحه
قسمتی از متن word (..doc) :
Understanding pipelining Perforamce
شناخت پردازش خط لوله اي
بنا به دلايلي پنتيوم يك طراحي اصلي حياتي بود اما احتمالاً وسيله ارتباط غيرعادي آن ويژگي اعتصابي و جالب و بحث برانگيز آن بود. پس از طي حدود 20 مرحله، ارتباط و خط لوله ي پنتيوم 4 تقريباً دو برابر عميق تر و پيچيده تر از ديگر رقباي خود بود. اخيراً پرس كات (Prescott) با يك جانشين 90 نانومتري به پنتيوم 4 راه ارتباطي را به سطح بعدي با افزوده شدن يك 10 مرحله اي ديگر به پنتيوم 4، كه هم اكنون نيز كانال ارتباطي طولاني تري است را دارد. استراتژي Intel براي پيچيده سازي كانال ارتباطي پنتيوم 4 كه به نام بيش ارتباط يا hyperpipelining در عملكرد خود موفق بوده است اما بدون نقص و كاستي نيز نمي باشد. در مقاله قبلي در مورد پنتيوم 4 و پرسكات من به معايب كانال هاي ارتباطي پيچيده اشاره كاستي نيز نمي باشد. در مقاله قبلي در مورد پنتيوم 4 و پرسكات، من به معايب كانال هاي ارتباطي پيچيده اشاره كردم و تلاش نموده ام تا در مقالات بزرگتر فني در Netburst اين معايب را و ديگر مطالب را توضيح دهم. در مجموعه مقالات حاضر، قصد من استفاده از تاكيد بيشتر براي توضيح كانال ارتباطي تاثيرات آن بر عملكرد ريزپردازنده و بخش هاي زيرين بالقوه آن، مي باشد. من شما را از طريق مقدمه اساسي به تصور كانال ارتباطي خواهم برد و سپس توضيح خواهم داد كه براي ارتباط موفقيت آميز چه چيزهايي نياز است و چه مخاطراتي در آن اختلال ايجاد مي كند. در انتهاي مقاله، شما كاملاً متوجه خواهيد شد كه چگونه عمق و پيچيدگي كانال ارتباطي به راههاي مختلفي از كدها دقيقاً روي عملكرد ريز پردازنده تاثير مي گذارد، چنانچه مقاله قبلي من را با نام شناخت كانال ارتباطي و اجراي سوپر اسكالر (understanding pipelinigl supascalar eyecution) خوانده باشيد، بخش اول اين مقاله براي شما قابل فهم تر خواهد بود. در واقع اين مقاله، همان قبلي است اما بسيار واضح تر، دقيق تر و امروزي تر.
چرخه زندگي يك دستورالعمل
فعاليت اصلي هر ريزپردازنده در حال عبور از دستورات را مي توان در مجموعه 4 گام ساده كاهش داد. كه هر دستور به شكل كد به ترتيب مي رود تا اجرا مي شود :
1ـ دستور بعدي را از آدرس ذخيره شده در شمارشگر برنامه را بيارويد (fetch)
2ـ اين دستور را در ريجستر دستور ذخيره كنيد و آن را رمز گشايي كنيد و نشاني را در شمارشگر برنامه افزايش دهيد.
3ـ دستور ريجستر را اجرا كنيد (Execute) چنانچه دستور شاخه اي نيست به ALU (واحد محاسبه و منطق) مناسب بفرستيد.
a) محتواي ورودي ريجسترها را بخوانيد (Read)
b) محتواي ريجسترهاي ورودي را اضافه كنيد (ADD)
4ـ نتايج دستور را از ALU به ريجستر مقصد بنويسيد (Wrie)
در يك پردازنده مدرن و جديد، چهار گام بالا بقدري تكرار مي شوند تا اجراي برنامه تمام شود. اينها در حقيقت 4 مرحله در كانال ارتباطي (pipeline) RISC مي باشد. اكنون در اينجا 4 مرحله را بطور خلاصه مي آوريم :
1ـ Fetch (آوردن)
2ـ Decode (رمزگشايي كردن)
3ـ Execate (اجرا كردن)
4ـ Write يا «Write - bock» (نوشتن)
هر كدام از اين مراحل را مي توان يك فاز در چرخه زندگي دستور، به شمار آورد. يك دستور با فاز آوردن شروع مي شود به فاز رمز گشايي رفته و بعد به فاز اجرا و نهايتاً به فاز نوشتن مي رود. هر فاز زمان ثابتي و نه مساوي را صرف مي كند. در اغلب پردازنده هاي مثال كه در اين مقاله به آنها خواهيم پرداخت. تمام 4 مرحله زمان يكساني را صرف مي كنند اما اين موضوع براي پردازنده هاي واقعي اينگونه نيست. در هر مورد، اگر يك پردازنده ساده آزمايشگاهي دقيقاً 1 نانوثانيه براي تكميل هر فاز صرف كند، اين پردازنده براي تمام كردن يك دستور 4 نانو ثانيه وقت صرف مي كند.
اساس كار خط لوله اي (pipelining) مقايسه
در بخش حاضر براي توضيح ارتباط از مقايسه كارخانه استفاده مي شود. ديگر افراد از مقايسه هاي ساده تري مثل شستن رخت ها براي توضيح اين تكنيك استفاده مي كنند اما دلايل اندكي در انتخاب من براي اين مقايسه وجود دارد. ابتدا، تجسم كارخانجات با خطوط اسمبلي براي خواننده راحت تر است و فضاهاي زيادي براي جذب نقاط و نكات مختلف توسط خواننده وجود دارد. دوم، و احتمالاً مهمترين دليل، مشكلات منابع مديريتي و زمان بندي صف داده ها كه طراحان كارخانه در ساخت كامپيوتر با آن مواجه هستند، مي باشند. در بسياري از موارد مشكلات و راه حل ها دقيقاً مشابهند، و به سادگي به قلمرو (