Главная » Просмотр файлов » ПОД (пособие)

ПОД (пособие) (1184372), страница 9

Файл №1184372 ПОД (пособие) (ПОД (пособие) - Ельцин) 9 страницаПОД (пособие) (1184372) страница 92020-08-19СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

Другими словами, в компьютерах сконвейерной обработкой данные всех параллельно исполняемых операций выбираются изаписываются в единую память, в связи с чем отпадает необходимость в коммутаторепроцессорных элементов, ставшем камнем преткновения при проектировании матричныхсуперЭВМ.CISC и RISC архитектуры ЭВМ.Двумя основными архитектурами набора команд, используемыми компьютернойпромышленностью на современном этапе развития вычислительной техники (всоответствии с [2]) являются архитектуры CISC и RISC. Основоположником CISCархитектуры можно считать компанию IBM с ее базовой архитектурой /360, ядро которойиспользуется с 1964 года и дошло до наших дней, например, в таких современныхмейнфреймах как IBM ES/9000.Лидером в разработке микропроцессоров c полнымнабором команд (CISC – Complete Instruction Set Computer) считается компания Intel сосвоей серией x86 и Pentium.

Эта архитектура является практическим стандартом длярынка микрокомпьютеров. Для CISC-процессоров характерно: сравнительно небольшоечисло регистров общего назначения; большое количество машинных команд, некоторые28из которых нагружены семантически аналогично операторам высокоуровневых языковпрограммирования и выполняются за много тактов; большое количество методовадресации; большое количество форматов команд различной разрядности; преобладаниедвухадресного формата команд; наличие команд обработки типа регистр-память.Основой архитектуры современных рабочих станций и серверов является архитектуракомпьютера с сокращенным набором команд (RISC – Reduced Instruction Set Computer).Зачатки этой архитектуры уходят своими корнями к компьютерам CDC6600,разработчики которых (Торнтон, Крэй и др.) осознали важность упрощения наборакоманд для построения быстрых вычислительных машин.

Эту традицию упрощенияархитектуры С. Крэй с успехом применил при создании широко известной сериисуперкомпьютеров компании Cray Research. Однако окончательно понятие RISC всовременном его понимании сформировалось на базе трех исследовательских проектовкомпьютеров: процессора 801 компании IBM, процессора RISC университета Беркли ипроцессора MIPS Стенфордского университета.Среди других особенностей RISC-архитектур следует отметить наличие достаточнобольшого регистрового файла (в типовых RISC-процессорах реализуются 32 или большеечисло регистров по сравнению с 8 – 16 регистрами в CISC-архитектурах), что позволяетбольшему объему данных храниться в регистрах на процессорном кристалле большеевремя и упрощает работу компилятора по распределению регистров под переменные.Для обработки, как правило, используются трехадресные команды, что помимоупрощения дешифрации дает возможность сохранять большее число переменных врегистрах без их последующей перезагрузки.Развитие архитектуры RISC в значительной степени определялось прогрессом в областисоздания оптимизирующих компиляторов.

Именно современная техника компиляциипозволяет эффективно использовать преимущества большего регистрового файла,конвейерной организации и большей скорости выполнения команд. Современныекомпиляторы используют также преимущества другой оптимизационной техники дляповышения производительности, обычно применяемой в процессорах RISC: реализациюзадержанных переходов и суперскалярной обработки, позволяющей в один и тот жемомент времени выдавать на выполнение несколько команд.Следует отметить, что в последних разработках компании Intel (имеются в виду Pentium иPentium Pro), а также ее последователей-конкурентов (AMD R5, Cyrix M1, NexGen Nx586и др.) широко используются идеи, реализованные в RISC-микропроцессорах, так чтомногие различия между CISC и RISC стираются. Однако сложность архитектуры исистемы команд x86 остается и является главным фактором, ограничивающимпроизводительность процессоров на ее основе.Внеочередное и спекулятивное выполнения команд.Внеочередное выполнение командМетоды динамической оптимизации: неупорядоченное выполнение“out-of-orderexecution” , неупорядоченная выдача “out-of-order issue” основаны на изменении порядкавычислений.

Так, пример вычислений из предыдущего раздела после его преобразования квиду:A1 = B1+C129A3 = B3+C3 A3 = B3+C3A4 = B4+C4 A4 = B4+C4A2 = A1+C2 A2 = (B1+C1)+ C2позволит проводить вычисления без пропуска рабочих тактов для ожидания вычисления.Оптимизационные преобразования последовательности вычисления могут проводитьсядинамически, аппаратурой АЛУ, а также, в ряде случаев и статически проводитьсясистемами программирования.14.

Спекулятивное выполнение командВ конвейерных архитектурах устройство выборки команд является таким же конвейером,как и другие функциональные устройства. Так, для условного операторы: IF (A<B) GO TOL;S1;L:S2 еще до вычисления значения условного выражения А<В необходимо решатьзадачу о заполнении конвейера команд кодами S1 или S2 – спекулятивного выполненияпрограммы (чтобы не было пропуска тактов конвейера из за неверно выбранной ветки,коды которой потребуется убирать из конвейера).Механизмы предсказания переходов.Тривиальное решение состоит в выборе кода, текстуально следующего за командойусловного перехода.

Для такого оборудования компиляторы могут формировать объектныйкод с размещением наиболее вероятно выполняемым фрагменте программынепосредственно за командой условного перехода. Так, для циклических конструкций,вероятность перехода на повторение цикла выше вероятности выхода из него. Некоторыесистемы программирования дают возможность программисту указывать вероятность перехода по метке в условном переходе.Аппаратный механизм учета вероятности перехода состоит из блока предсказанияпереходов. Этот блок, кроме (вместо) статически определенных предпочтений дляветвлений, имеет таблицу переходов, в которой хранится история переходов для каждого (врамках объематаблицы)переходапрограммы.Большинствасовременныхмикропроцессоров обещают точность предсказаний переходов этим способом выше 90%.Причина повышенного внимания к этому вопросу обусловлена большими задержками,возникающими при неверном предсказании переходов, что грозит существенной потерейпроизводительности.

Используемые в микропроцессорах методы предсказания переходов,как уже было сказано, бывают статические и динамические. Как динамический, так истатический подходы имеют свои преимущества и недостатки.Статические методы предсказания используются реже. Такие предсказания делаютсякомпилятором еще до момента выполнения программы. Соответствующие действиякомпилятора можно считать оптимизацией программ. Такая оптимизация можетосновываться на сборе информации, получаемой при тестовом прогоне программы (ProfileBased Optimisation, PBO) или на эвристических оценках. Результатом деятельностикомпилятора являются "советы о направлении перехода", помещаемые непосредственно вкоды выполняемой программы.

Эти советы использует затем аппаратура во времявыполнения. В случае, когда переход происходит, или наоборот - как правило, непроисходит, советы компилятора часто бывают весьма точны, что ведет к отличнымрезультатам. Преимущество статического подхода - отсутствие необходимостиинтегрировать на чипе дополнительную аппаратуру предсказания переходов.Большинство производителей современных микропроцессоров снабжают их различнымисредствами динамического предсказания переходов, производимого на базе анализа"предыстории".

Тогда аппаратура собирает статистику переходов, которая помещается втаблицу истории переходов BHT (Branch History Table).В обоих случаях компилятор неможет выработать эффективные рекомендации на этапе трансляции программы. В то жевремя схемы динамического предсказания переходов легко справляются с такими задачами.В этом смысле динамическое предсказание переходов "мощнее" статического. Однако у30динамического предсказания есть и свои слабые места - это проблемы, возникающие из-заограниченности ресурсов для сбора статистики .Буфера прогнозирования условных переходовПростейшей схемой динамического прогнозирования направления условных переходовявляется буфер прогнозирования условных переходов (branch-prediction buffer) или таблица"истории" условных переходов (branch history table). Буфер прогнозирования условныхпереходов представляет собой небольшую память, адресуемую с помощью младшихразрядов адреса команды перехода.

Каждая ячейка этой памяти содержит один бит,который говорит о том, был ли предыдущий переход выполняемым или нет. Этопростейший вид такого рода буфера. В нем отсутствуют теги, и он оказывается полезнымтолько для сокращения задержки перехода в случае, если эта задержка больше, чем время,необходимое для вычисления значения целевого адреса перехода. В действительности мыне знаем, является ли прогноз корректным (этот бит в соответствующую ячейку буферамогла установить совсем другая команда перехода, которая имела то же самое значениемладших разрядов адреса).

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
1,93 Mb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

ПОД (пособие) - Ельцин
Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6489
Авторов
на СтудИзбе
303
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее