организация конвейера си

простой транспортера

Вы просматриваете плавающие транспортеры фото перевод информации о компании на русский язык, рекомендуем использовать оригинальные данные на Украинском языке. Перейти на украинский. Полный элеватор берислав ко всем инструментам можно получить после бизнес-регистрации. Система оценки финансовой устойчивости компании путем перевода в баллы scores предварительно рассчитанных финансовых показателей. Результат финансового скоринга от YouControl — композитный индекс FinScore. Система оценивания рыночной мощности и динамичности компании путем перевода в баллы scores предварительно вычисленных экономических показателей. Результат рыночного скоринга от YouControl — композитный индекс MarketScore.

Организация конвейера си гравитационные конвейера

Организация конвейера си

КАЛИНИНГРАД АВТО ФОЛЬКСВАГЕН ТРАНСПОРТЕР

Укажите причину минуса, чтобы автор поработал над ошибками. Макс AloneCoder. Платежная система. Похожие публикации. Вакансии компании Mail. IOS-разработчик в рекомендательную систему Пульс. DevOps инженер MY.

Go-разработчик в команду PayDay. DWH-разработчик департамент бизнес-процессов. Больше вакансий компании. Эта да, но речь-то идет об Unix. А в е Прошлого Столетия были годы его расцвета. Да, но обсуждение пошло по ветке: IBM сама очень много сделала для развития и продвижения Linux. В х годах прошлого века? Так что как раз переключилось на Linux. Как-то не очень работает. При grep 2 echo не выполняется.

При seq 20 и grep 2 все норм, но при seq 20 и grep 1 echo опять не работает. Дальнейшие пробы показали, что правильно работает только если в seq есть цифра, которая есть в grep. Прошу прощения, это был неудачный пример. Используя тот же прием можно цеплять друг к другу сколько угодно tee. Можно ли это оформить башевским алиасом наверное зависит от конкретной задачи. Кстати, без кавычек тоже нормально работает. Можно, с помощью tee : echo "Hello, World! Дата основания 15 октября г. Локация Москва Россия Сайт team.

Представитель Павел Круглов. Значит, мне нужно подсчитать количество процессов mingetty. Есть команда wc word count , умеющая подсчитывать число строк, слов или байтов в файле. Есть команда grep , умеющая выбирать из файла строки, содержащие указанный фрагмент текста. Соединяю их конвейером:. Функция pipe 2 Функция pipe 2 служит для создания однонаправленного симплексного канала также называемого анонимным каналом обмена данными между двумя родственными процессами.

Дело в том, что только родственные процессы например, родительский и дочерний имеют. В отличие от групп команд, объединенных упомянутыми символами завершения и. Отдаление Луны: как нам организовать конвейер открытий Василий Щепетнёв Опубликовано 24 июля Как свершаются эпохальные открытия, меняющие жизнь и человека, и человечества?

Верно! конвейер текст песни пост

Затем приходит следующий сигнал от тактового генератора, триггеры принимают новые значения, и так далее. Разбивая последовательности логических элементов на более короткие и помещая триггеры между этими короткими последовательностями, уменьшают время, необходимое логике для обработки сигналов.

В этом случае длительность одного такта процессора может быть соответственно уменьшена. Например, простейший конвейер RISC -процессоров можно представить пятью стадиями с наборами триггеров между стадиями:. Ситуации, называемые конфликтами конвейера [en] англ. Конфликты уменьшают реальное ускорение в производительности конвейерной обработки и могут вызвать необходимость остановки конвейера.

Для разрешения конфликта нужно, чтобы некоторые команды в конвейере могли продолжать выполняться, в то время как другие были задержаны. Существует три класса конфликтов [6]. Структурные конфликты возникают из-за конфликтов ресурсов, когда аппаратура не может поддерживать все возможные комбинации одновременно выполняемых команд [7].

Если какая-то комбинация команд не может быть поддержана, то говорят, что процессор имеет структурный конфликт. Наиболее часто структурные конфликты происходят, когда некоторый функциональный блок не полностью конвейеризован. Например, некоторые процессоры совместно используют единый конвейер памяти для данных и команд. В результате, когда команда содержит обращение к памяти данных, она вступает в конфликт с обращением более поздней командой.

Чтобы этот конфликт разрешался при обращении к памяти за данными, конвейер приостанавливается на один такт. В качестве альтернативы такому структурному конфликту разработчик мог бы обеспечить отдельное обращение к памяти команд либо путём разбиения кэша на отдельные кэш команд и кэш данных, либо используя множество буферов, называемыми буферами команд для хранения команд, однако, этого не делается во избежание увеличения стоимости блока [8].

Конфликты по данным возникают, когда зависимость команды от результатов предыдущей проявляется при совмещении команд в конвейере. Существует метод устранения конфликта по данным: форвардинг англ. К сожалению, не все потенциальные конфликты по данным можно обработать с помощью байпаса, в этом случае конвейер приостанавливается до разрешения конфликта.

Конфликты по управлению возникают при конвейерном выполнении условных передач управления и других команд, которые изменяют значение программного счетчика. Существует много способов обработки остановки конвейера , вызванных задержкой передачи управления, но для глубоких конвейеров в основном используются агрессивные средства [10] , такие как предсказания передач управления.

Бесконвейерная архитектура значительно менее эффективна из-за меньшей загрузки функциональных модулей процессора в то время, пока один или небольшое число модулей выполняет свою функцию во время обработки инструкций. Конвейер не убирает полностью время простоя модулей в процессорах как таковое и не уменьшает время выполнения каждой конкретной инструкции, но заставляет модули процессора работать параллельно над разными инструкциями, увеличивая тем самым количество инструкций, выполняемых за единицу времени, а значит, и общую производительность программ.

Процессоры с конвейером внутри устроены так, что обработка инструкций разделена на последовательность стадий, предполагая одновременную обработку нескольких инструкций на разных стадиях. Результаты работы каждой из стадий передаются через ячейки памяти на следующую стадию, и так — до тех пор, пока инструкция не будет выполнена. Подобная организация процессора, при некотором увеличении среднего времени выполнения каждой инструкции, тем не менее, обеспечивает значительный рост производительности за счёт высокой частоты завершения выполнения инструкций.

Не все инструкции являются независимыми. В простейшем конвейере, где обработка инструкции представлена пятью стадиями, для обеспечения полной загрузки, в то время, пока заканчивается обработка первой инструкции, должно обрабатываться параллельно ещё четыре последовательных независимых инструкции. Если последовательность содержит инструкции, зависимые от выполняемых в данный момент, то управляющая логика простейшего конвейера приостанавливает несколько начальных стадий конвейера, помещая этим самым в конвейер пустую инструкцию «пузырёк» , иногда неоднократно, — до тех пор, пока зависимость не будет разрешена.

Существует ряд приёмов, таких, как форвардинг, значительно снижающих необходимость приостанавливать в таких случаях часть конвейера. Однако зависимость между инструкциями, одновременно обрабатываемыми процессором, не позволяет добиться увеличения производительности кратно количеству стадий конвейера в сравнении с бесконвейерным процессором. Конвейер помогает не во всех случаях. Существует несколько возможных минусов.

Конвейер инструкций можно назвать «полностью конвейерным», если он может принимать новую инструкцию каждый машинный цикл. Иначе в конвейер должны быть вынужденно вставлены задержки, которые выравнивают конвейер, при этом ухудшая его производительность. Верхняя серая область — список инструкций, которые предстоит выполнить. Нижняя серая область — список инструкций, которые уже были выполнены. И средняя белая область является самим конвейером.

Для разрешения конфликтов конвейера процессор вынужден задерживать обработку инструкции путём создания «пузырька» bubble в конвейере. Прохождение пузырька через исполнительные устройства не сопровождается никакой полезной работой. Во втором такте обработка фиолетовой инструкции задерживается, и на стадии декодирования в третьем такте теперь находится пузырёк. Все инструкции, следующие «за» фиолетовой инструкцией, задерживаются на один такт, тогда как инструкции, находящиеся «перед» фиолетовой инструкцией, продолжают исполняться.

Очевидно, что наличие пузырька в конвейере даёт суммарное время исполнения в 8 тактов вместо 7 на схеме исполнения, показанной выше. Исполнительные устройства должны выполнять какое-то действие на каждом такте. Пузырьки являются способом создания задержки при обработке инструкции без прекращения работы конвейера. При их выполнении не происходит полезной работы на стадиях выборки, декодирования, исполнения и записи результата.

Они могут быть выражены при помощи инструкции NOP [11] [12] [13] ассемблера. Эта инструкция суммирует значения, находящиеся в ячейках памяти A и B , а затем кладет результат в ячейку памяти C. В конвейерном процессоре контроллер может разбить эту операцию на последовательные задачи вида.

Ячейки R1 , R2 и R3 являются регистрами процессора. Значения, которые хранятся в ячейках памяти, которые мы называем A и B , загружаются то есть копируются в эти регистры, затем суммируются, и результат записывается в ячейку памяти C. В данном примере конвейер состоит из трех уровней — загрузки, исполнения и записи. Эти шаги называются, очевидно, уровнями или шагами конвейера. В бесконвейерном процессоре только один шаг может работать в один момент времени, поэтому инструкция должна полностью закончиться прежде, чем следующая инструкция, в принципе, начнется.

В конвейерном процессоре все эти шаги могут выполняться одновременно на разных инструкциях. Поэтому, когда первая инструкция находится на шаге исполнения, вторая инструкция будет на стадии раскодирования, а третья инструкция будет на стадии прочтения.

Конвейер не уменьшает время, которое необходимо для того, чтобы выполнить инструкцию, но зато он увеличивает объём число инструкций, которые могут быть выполнены одновременно, и таким образом уменьшает задержку между выполненными инструкциями — увеличивая т. Чем больше уровней имеет конвейер, тем больше инструкций могут выполняться одновременно и тем меньше задержка между завершенными инструкциями.

Каждый микропроцессор, произведенный в наши дни, использует как минимум двухуровневый конвейер. И так далее. Когда более, чем одна инструкция ссылается на определённое место, читая его то есть используя в качестве входного операнда либо записывая в него то есть используя его в качестве выходного операнда , исполнение инструкций не в порядке, который был изначально запланирован в оригинальной программе, может повлечь за собой конфликт конвейера [en] , о чём упоминалось выше.

Существует несколько зарекомендовавших себя приёмов либо для предотвращения конфликтов, либо для их исправления, если они случились. Множество схем включают в себя конвейеры в 7, 10 или даже 20 уровней как, например, в процессоре Pentium 4. Если команда условного перехода заменяет счетчик команд значением адреса, вычисленного в команде, то переход называется выполняемым; в противном случае, он называется невыполняемым. Простейший метод работы с условными переходами заключается в приостановке конвейера как только обнаружена команда условного перехода до тех пор, пока она не достигнет ступени конвейера, которая вычисляет новое значение счетчика команд рисунок 5.

Такие приостановки конвейера из-за конфликтов по управлению должны реализовываться иначе, чем приостановки из-за конфликтов по данным, поскольку выборка команды, следующей за командой условного перехода, должна быть выполнена как можно быстрее, как только мы узнаем окончательное направление команды условного перехода.

Например, если конвейер будет приостановлен на три такта на каждой команде условного перехода, то это может существенно отразиться на производительности машины. Таким образом, снижение потерь от условных переходов становится критическим вопросом. Число тактов, теряемых при приостановках из-за условных переходов, может быть уменьшено двумя способами: Обнаружением является ли условный переход выполняемым или невыполняемым на более ранних ступенях конвейера.

Более ранним вычислением значения счетчика команд для выполняемого перехода то есть вычислением целевого адреса перехода. Приостановка конвейера при выполнении команды условного перехода Реализация этих условий требует модернизации исходной схемы конвейера рисунок 5. В некоторых машинах конфликты из-за условных переходов являются даже еще более дорогостоящими по количеству тактов, чем в нашем примере, поскольку время на оценку условия перехода и вычисление адреса перехода может быть даже большим.

Например, машина с раздельными ступенями декодирования и выборки регистров возможно будет иметь задержку условного перехода длительность конфликта по управлению , которая по крайней мере на один такт длиннее. Многие компьютеры VAX имеют задержки условных переходов в четыре и более тактов, а большие машины с глубокими конвейерами имеют потери по условным переходам, равные шести или семи тактам. В общем случае, чем глубина конвейера больше, тем больше потери на командах условного перехода, исчисляемые в тактах.

Конечно эффект снижения относительной производительности при этом зависит от общего CPI машины. Машины с высоким CPI могут иметь условные переходы большей длительности, поскольку процент производительности машины, которая будет потеряна из-за условных переходов, меньше. Снижение потерь на выполнение команд условного перехода Имеется несколько методов сокращения приостановок конвейера, возникающих из-за задержек выполнения условных переходов. В данном разделе обсуждаются четыре простые схемы, используемые во время компиляции.

В этих схемах прогнозирование направления перехода выполняется статически, то есть прогнозируемое направление перехода фиксируется для каждой команды условного перехода на все время выполнения программы. После обсуждения этих схем мы исследуем вопрос о правильности предсказания направления перехода компиляторами, поскольку все эти схемы основаны на такой технологии.

В следующей главе мы рассмотрим более мощные схемы, используемые компиляторами такие, например, как разворачивание циклов , которые уменьшают частоту команд условных переходов при реализации циклов, а также динамические, аппаратно реализованные схемы прогнозирования. Метод выжидания Простейшая схема обработки команд условного перехода заключается в замораживании или подавлении операций в конвейере, путем блокировки выполнения любой команды, следующей за командой условного перехода, до тех пор, пока не станет известным направление перехода.

Рисунок 5. Привлекательность такого решения заключается в его простоте. Метод возврата Более хорошая и не на много более сложная схема состоит в том, чтобы прогнозировать условный переход как невыполняемый. При этом аппаратура должна просто продолжать выполнение программы, как если бы условный переход вовсе не выполнялся. В этом случае необходимо позаботиться о том, чтобы не изменить состояние машины до тех пор, пока направление перехода не станет окончательно известным.

В некоторых машинах эта схема с невыполняемыми по прогнозу условными переходами реализована путем продолжения выборки команд, как если бы условный переход был обычной командой. Поведение конвейера выглядит так, как будто ничего необычного не происходит. Однако, если условный переход на самом деле выполняется, то необходимо просто очистить конвейер от команд, выбранных вслед за командой условного перехода и заново повторить выборку команд рисунок 5. Диаграмма работы модернизированного конвейера Альтернативная схема прогнозирует переход как выполняемый.

Как только команда условного перехода декодирована и вычислен целевой адрес перехода, мы предполагаем, что переход выполняемый, и осуществляем выборку команд и их выполнение, начиная с целевого адреса. Если мы не знаем целевой адрес перехода раньше, чем узнаем окончательное направление перехода, у этого подхода нет никаких преимуществ.

Если бы условие перехода зависело от непосредственно предшествующей команды, то произошла бы приостановка конвейера из-за конфликта по данным для регистра, который является условием перехода, и мы бы узнали сначала целевой адрес. В таких случаях прогнозировать переход как выполняемый было бы выгодно.

Дополнительно в некоторых машинах особенно в машинах с устанавливаемыми по умолчанию кодами условий или более мощным а потому и более медленным набором условий перехода целевой адрес перехода известен раньше окончательного направления перехода, и схема прогноза перехода как выполняемого имеет смысл. Задержанные переходы Четвертая схема, которая используется в некоторых машинах называется "задержанным переходом".

В задержанном переходе такт выполнения с задержкой перехода длиною n есть: к оманда условного перехода следующая команда 1 следующая команда Задача программного обеспечения заключается в том, чтобы сделать команды, следующие за командой перехода, действительными и полезными. Аппаратура гарантирует реальное выполнение этих команд перед выполнением собственно перехода. Здесь используются несколько приемов оптимизации. В верхней части рисунка для каждого случая показана исходная последовательность команд, а в нижней части - последовательность команд, полученная в результате планирования.

В случае а слот задержки заполняется независимой командой, находящейся перед командой условного перехода. Это наилучший выбор. Стратегии b и c используются, если применение стратегии a невозможно. В последовательностях команд для случаев b и c использование содержимого регистра R1 в качестве условия перехода препятствует перемещению команды ADD которая записывает результат в регистр R1 за команду перехода. В случае b слот задержки заполняется командой, находящейся по целевому адресу команды перехода.

Обычно такую команду приходится копировать, поскольку к ней возможны обращения и из других частей программы. Стратегии b отдается предпочтение, когда с высокой вероятностью переход является выполняемым, например, если это переход на начало цикла. Наконец, слот задержки может заполняться командой, находящейся между командой невыполняемого перехода и командой, находящейся по целевому адресу, как в случае c. Чтобы подобная оптимизация была законной, необходимо, чтобы можно было все-таки выполнить команду SUB, если переход пойдет не по прогнозируемому направлению.

При этом мы предполагаем, что команда SUB выполнит ненужную работу, но вся программа при этом будет выполняться корректно. Это, например, может быть в случае, если регистр R4 используется только для временного хранения промежуточных результатов вычислений, когда переход выполняется не по прогнозируемому направлению. Компилятор должен соблюдать требования при подборе подходящей команды для заполнения слота задержки. Если такой команды не находится, слот задержки должен заполняться пустой операцией.

Планирование задержанных переходов осложняется 1 наличием ограничений на команды, размещение которых планируется в слотах задержки и 2 необходимостью предсказывать во время компиляции, будет ли условный переход выполняемым или нет. Он показывает, что больше половины слотов задержки переходов оказываются заполненными.

Высокий процент использования заполненных слотов объясняется тем, что примерно половина из них заполняется командами, предшествовавшими команде условного перехода стратегия a , выполнение которых необходимо независимо от того, выполняется ли переход, или нет.

Требования к переставляемым командам при планировании задержанного перехода Имеются небольшие дополнительные затраты аппаратуры на реализацию задержанных переходов. Из-за задержанного эффекта условных переходов, для корректного восстановления состояния в случае появления прерывания нужны несколько счетчиков команд один плюс длина задержки. Рассматриваемый случай Требования Когда увеличивается производительность a Команда условного перехода не должна зависеть от переставляемой команды Всегда b Выполнение переставляемой команды должно быть корректным, даже если переход не выполняется Может потребоваться копирование команды Когда переход выполняется.

Может увеличивать размер программы в случае копирования команды c Выполнение переставляемой команды должно быть корректным, даже если переход выполняется Когда переход не выполняется Рис. Использование структуры программы достаточно просто: в качестве исходной точки можно предположить, например, что все идущие назад по программе переходы являются выполняемыми, а идущие вперед по программе - невыполняемыми.

Однако эта схема не очень эффективна для большинства программ. Основываясь только на структуре программы просто трудно сделать лучший прогноз. Частота заполнения одного слота задержки условного перехода Альтернативная техника для предсказания переходов основана на информации о профиле выполнения программы, собранной во время предыдущих прогонов. Ключевым моментом, который делает этот подход заслуживающим внимания, является то, что поведение переходов при выполнении программы часто повторяется, то есть каждый отдельный переход в программе часто оказывается смещенным в одну из сторон: он либо выполняемый, либо невыполняемый.

Проведенные многими авторами исследования показывают достаточно успешное предсказания переходов с использованием этой стратегии. В следующей главе мы рассмотрим использование схем динамического прогнозирования, основанного на поведении программы во время ее работы. Мы также рассмотрим несколько методов планирования кода во время компиляции. Эта методика требует статического предсказания переходов, таким образом идеи этого раздела являются важными. Проблемы реализации точного прерывания в конвейере Обработка прерываний в конвейерной машине оказывается более сложной из-за того, что совмещенное выполнение команд затрудняет определение возможности безопасного изменения состояния машины произвольной командой.

В конвейерной машине команда выполняется по этапам, и ее завершение осуществляется через несколько тактов после выдачи для выполнения. Еще в процессе выполнения отдельных этапов команда может изменить состояние машины. Тем временем возникшее прерывание может вынудить машину прервать выполнение еще не завершенных команд. Как и в неконвейерных машинах двумя основными проблемами при реализации прерываний являются: 1 прерывания возникают в процессе выполнения некоторой команды; 2 необходим механизм возврата из прерывания для продолжения выполнения программы.

Например, для нашего простейшего конвейера прерывание по отсутствию страницы виртуальной памяти при выборке данных не может произойти до этапа выборки из памяти MEM. В момент возникновения этого прерывания в процессе обработки уже будут находиться несколько команд. Поскольку подобное прерывание должно обеспечить возврат для продолжения программы и требует переключения на другой процесс операционную систему , необходимо надежно очистить конвейер и сохранить состояние машины таким, чтобы повторное выполнение команды после возврата из прерывания осуществлялось при корректном состоянии машины.

Обычно это реализуется путем сохранения адреса команды PC , вызвавшей прерывание. Если выбранная после возврата из прерывания команда не является командой перехода, то сохраняется обычная последовательность выборки и обработки команд в конвейере.

Если же это команда перехода, то мы должны оценить условие перехода и в зависимости от выбранного направления начать выборку либо по целевому адресу команды перехода, либо следующей за переходом команды. Когда происходит прерывание, для корректного сохранения состояния машины необходимо выполнить следующие шаги: В последовательность команд, поступающих на обработку в конвейер, принудительно вставить команду перехода на прерывание.

Пока выполняется команда перехода на прерывание, погасить все требования записи, выставленные командой, вызвавшей прерывание, а также всеми следующими за ней в конвейере командами. Эти действия позволяют предотвратить все изменения состояния машины командами, которые не завершились к моменту начала обработки прерывания. После передачи управления подпрограмме обработки прерываний операционной системы, она немедленно должна сохранить значение адреса команды PC , вызвавшей прерывание.

Это значение будет использоваться позже для организации возврата из прерывания. Если используются механизмы задержанных переходов, состояние машины уже невозможно восстановить с помощью одного счетчика команд, поскольку в процессе восстановления команды в конвейере могут оказаться вовсе не последовательными. В частности, если команда, вызвавшая прерывание, находилась в слоте задержки перехода и переход был выполненным, то необходимо заново повторить выполнение команд из слота задержки плюс команду, находящуюся по целевому адресу команды перехода.

Сама команда перехода уже выполнилась и ее повторения не требуется. При этом адреса команд из слота задержки перехода и целевой адрес команды перехода естественно не являются последовательными. Поэтому необходимо сохранять и восстанавливать несколько счетчиков команд, число которых на единицу превышает длину слота задержки.

Это выполняется на третьем шаге обработки прерывания. После обработки прерывания специальные команды осуществляют возврат из прерывания путем перезагрузки счетчиков команд и инициализации потока команд. Если конвейер может быть остановлен так, что команды, непосредственно предшествовавшие вызвавшей прерывание команде, завершаются, а следовавшие за ней могут быть заново запущены для выполнения, то говорят, что конвейер обеспечивает точное прерывание.

В идеале команда, вызывающая прерывание, не должна менять состояние машины, и для корректной обработки некоторых типов прерываний требуется, чтобы команда, вызывающая прерывание, не имела никаких побочных эффектов. Для других типов прерываний, например, для прерываний по исключительным ситуациям плавающей точки, вызывающая прерывание команда на некоторых машинах записывает свои результаты еще до того момента, когда прерывание может быть обработано. В этих случаях аппаратура должна быть готовой для восстановления операндов-источников, даже если местоположение результата команды совпадает с местоположением одного из операндов-источников.

Поддержка точных прерываний во многих системах является обязательным требованием, а в некоторых системах была бы весьма желательной, поскольку она упрощает интерфейс операционной системы. Как минимум в машинах со страничной организацией памяти или с реализацией арифметической обработки в соответствии со стандартом IEEE средства обработки прерываний должны обеспечивать точное прерывание либо целиком с помощью аппаратуры, либо с помощью некоторой поддержки со стороны программных средств.

Необходимость реализации в машине точных прерываний иногда оспаривается из-за некоторых проблем, которые осложняют повторный запуск команд. Повторный запуск сложен из-за того, что команды могут изменить состояние машины еще до того, как они гарантировано завершают свое выполнение иногда гарантированное завершение команды называется фиксацией команды или фиксацией результатов выполнения команды.

Поскольку команды в конвейере могут быть взаимозависимыми, блокировка изменения состояния машины может оказаться непрактичной, если конвейер продолжает работать. Таким образом, по мере увеличения степени конвейеризации машины возникает необходимость отката любого изменения состояния, выполненного до фиксации команды. К счастью, в простых конвейерах, подобных рассмотренному, эти проблемы не возникают. Ступень конвейера Причина прерывания IF Ошибка при обращении к странице памяти при выборке команды; невыровненное обращение к памяти; нарушение защиты памяти ID Неопределенный или запрещенный код операции EX Арифметическое прерывание MEM Ошибка при обращении к странице памяти при выборке данных; невыровненное обращение к памяти; нарушение защиты памяти WB Отсутствует Рис.

Причины прерываний в простейшем конвейере Обработка многотактных операций и механизмы обходов в длинных конвейерах В рассмотренном нами конвейере стадия выполнения команды EX составляла всего один такт, что вполне приемлемо для целочисленных операций. Однако для большинства операций плавающей точки было бы непрактично требовать, чтобы все они выполнялись за один или даже за два такта. Это привело бы к существенному увеличению такта синхронизации конвейера, либо к сверхмерному увеличению количества оборудования объема логических схем для реализации устройств плавающей точки.

Проще всего представить, что команды плавающей точки используют тот же самый конвейер, что и целочисленные команды, но с двумя важными изменениями. Во-первых, такт EX может повторяться многократно столько раз, сколько необходимо для выполнения операции. Во-вторых, в процессоре может быть несколько функциональных устройств, реализующих операции плавающей точки.

При этом могут возникать приостановки конвейера, если выданная для выполнения команда либо вызывает структурный конфликт по функциональному устройству, которое она использует, либо существует конфликт по данным.

Конвейер с дополнительными функциональными устройствами Допустим, что в нашей реализации процессора имеются четыре отдельных функциональных устройства: Основное целочисленное устройство. Устройство умножения целочисленных операндов и операндов с плавающей точкой. Устройство сложения с плавающей точкой. Устройство деления целочисленных операндов и операндов с плавающей точкой.

Целочисленное устройство обрабатывает все команды загрузки и записи в память при работе с двумя наборами регистров целочисленных и с плавающей точкой , все целочисленные операции за исключением команд умножения и деления и все команды переходов. Если предположить, что стадии выполнения других функциональных устройств неконвейерные, то рисунок 5. Поскольку стадия EX является неконвейерной, никакая команда, использующая функциональное устройство, не может быть выдана для выполнения до тех пор, пока предыдущая команда не покинет ступень EX.

Более того, если команда не может поступить на ступень EX, весь конвейер за этой командой будет приостановлен. В действительности промежуточные результаты возможно не используются циклически ступенью EX, как это показано на рисунке 5. Мы можем обобщить структуру конвейера плавающей точки, допустив конвейеризацию некоторых ступеней и параллельное выполнение нескольких операций.

Чтобы описать работу такого конвейера, мы должны определить задержки функциональных устройств, а также скорость инициаций или скорость повторения операций. Это скорость, с которой новые операции данного типа могут поступать в функциональное устройство. Конвейер с многоступенчатыми функциональными устройствами Конфликты и ускоренные пересылки в длинных конвейерах Имеется несколько различных аспектов обнаружения конфликтов и организации ускоренной пересылки данных в конвейерах, подобных представленному на рисунке 5.

Эти ситуации необходимо обнаруживать и приостанавливать выдачу команд. Поскольку устройства имеют разные времена выполнения, количество записей в регистровый файл в каждом такте может быть больше 1. Возможны конфликты типа WAW, поскольку команды больше не поступают на ступень WB в порядке их выдачи для выполнения. Заметим, что конфликты типа WAR невозможны, поскольку чтение регистров всегда осуществляется на ступени ID.

Команды могут завершаться не в том порядке, в котором они были выданы для выполнения, что вызывает проблемы с реализацией прерываний. Прежде чем представить общее решение для реализации схем обнаружения конфликтов, рассмотрим вторую и третью проблемы. Если предположить, что файл регистров с ПТ имеет только один порт записи, то последовательность операций с ПТ, а также операция загрузки ПТ совместно с операциями ПТ может вызвать конфликты по порту записи в регистровый файл.

Рассмотрим последовательность команд, представленную на рисунке 5. В такте 10 все три команды достигнут ступени WB и должны произвести запись в регистровый файл. При наличии только одного порта записи в регистровый файл машина должна обеспечить последовательное завершение команд.

Этот единственный регистровый порт является источником структурных конфликтов. Чтобы решить эту проблему, можно увеличить количество портов в регистровом файле, но такое решение может оказаться неприемлемым, поскольку эти дополнительные порты записи скорее всего будут редко использоваться. Однако в установившемся состоянии максимальное количество необходимых портов записи равно 1. Поэтому в реальных машинах разработчики предпочитают отслеживать обращения к порту записи в регистры и рассматривать одновременное к нему обращение как структурный конфликт.

Пример конфликта по записи в регистровый файл Имеется два способа для обхода этого конфликта. Первый заключается в отслеживании использования порта записи на ступени ID конвейера и приостановке выдачи команды как при структурном конфликте.

Схема обнаружения такого конфликта обычно реализуется с помощью сдвигового регистра. Альтернативная схема предполагает приостановку конфликтующей команды, когда она пытается попасть на ступень MEM конвейера. Преимуществом такой схемы является то, что она не требует обнаружения конфликта до входа на ступень MEM, где это легче сделать. Однако подобная реализация усложняет управление конвейером, поскольку приостановки в этом случае могут возникать в двух разных местах конвейера.

Другой проблемой является возможность конфликтов типа WAW. Можно рассмотреть тот же пример, что и на рисунке 5. Если бы команда LD была выдана на один такт раньше и имела в качестве месторасположения результата регистр F2, то возник бы конфликт типа WAW, поскольку эта команда выполняла бы запись в регистр F2 на один такт раньше команды ADDD. Имеются два способа обработки этого конфликта типа WAW. Второй подход заключается в подавлении результата операции сложения при обнаружении конфликта и изменении управления таким образом, чтобы команда сложения не записывала свой результат.

Тогда команда LD может выдаваться для выполнения сразу же. Поскольку такой конфликт является редким, обе схемы будут работать достаточно хорошо. В любом случае конфликт может быть обнаружен на ранней стадии ID, когда команда LD выдается для выполнения. Таким образом, для обнаружения возможных конфликтов необходимо рассматривать конфликты между командами ПТ, а также конфликты между командами ПТ и целочисленными командами.

Это упрощение управления конвейером является дополнительным преимуществом поддержания отдельных регистровых файлов для хранения целочисленных данных и данных с ПТ. Главное преимущество заключается в удвоении общего количества регистров и увеличении пропускной способности без увеличения числа портов в каждом наборе.

Если предположить, что конвейер выполняет обнаружение всех конфликтов на стадии ID, перед выдачей команды для выполнения в функциональные устройства должны быть выполнены три проверки: Проверка наличия структурных конфликтов. Ожидание освобождения функционального устройства и порта записи в регистры, если он потребуется. Проверка наличия конфликтов по данным типа RAW. Проверка наличия конфликтов типа WAW. Проверка того, что команды, находящиеся на конвейерных станциях EX1 и EX2, не имеют в качестве месторасположения результата регистр результата выдаваемой для выполнения команды.

В противном случае выдача команды, находящейся на ступени ID, приостанавливается. Хотя логика обнаружения конфликтов для многотактных операций ПТ несколько более сложная, концептуально она не отличается от такой же логики для целочисленного конвейера.

То же самое касается логики для ускоренной пересылки данных. Если происходит такое совпадение, для пересылки данных разрешается прием по соответствующему входу мультиплексора. Многотактные операции ПТ создают также новые проблемы для механизма прерывания. В ней отсутствуют какие-либо зависимости. Однако она приводит к появлению новых проблем из-за того, что выданная раньше команда может завершиться после команды, выданной для выполнения позже. Этот эффект является типичным для конвейеров команд с большим временем выполнения и называется внеочередным завершением команд out-of-order completion.

Тогда, например, если команда DIVF вызовет арифметическое прерывание после завершения команды ADDF, мы не сможем реализовать точное прерывание на уровне аппаратуры. В действительности, поскольку команда ADDF меняет значение одного из своих операндов, невозможно даже с помощью программных средств восстановить состояние, которое было перед выполнением команды DIVF.

Имеются четыре возможных подхода для работы в условиях внеочередного завершения команд. Первый из них просто игнорирует проблему и предлагает механизмы неточного прерывания. Этот подход использовался в х и х годах и все еще применяется в некоторых суперкомпьютерах, в которых некоторые классы прерываний запрещены или обрабатываются аппаратурой без остановки конвейера.

Такой подход трудно использовать в современных машинах при наличии концепции виртуальной памяти и стандарта на операции с плавающей точкой IEEE, которые требуют реализации точного прерывания путем комбинации аппаратных и программных средств.

В некоторых машинах эта проблема решается путем введения двух режимов выполнения команд: быстрого, но с возможно не точными прерываниями, и медленного, гарантирующего реализацию точных прерываний. Второй подход заключается в буферизации результатов операции до момента завершения выполнения всех команд, предшествовавших данной. В некоторых машинах используется этот подход, но он становится все более дорогостоящим, если отличия во времени выполнения разных команд велики, поскольку становится большим количество результатов, которые необходимо буферизовать.

Более того, результаты из этой буферизованной очереди необходимо пересылать для обеспечения продолжения выдачи новых команд. Это требует большого количества схем сравнения и многовходовых мультиплексоров. Имеются две вариации этого основного подхода. Буфер истории отслеживает первоначальные значения регистров. Если возникает прерывание и состояние машины необходимо откатить назад до точки, предшествовавшей некоторым завершившимся вне очереди командам, то первоначальное значение регистров может быть восстановлено из этого буфера истории.

Подобная методика использовалась также при реализации автоинкрементной и автодекрементной адресации в машинах типа VAX. Другой подход называется буфером будущего future file. Этот буфер хранит новые значения регистров.

Что-то разболтовка на фольксваген транспортер т4 1992г хотел предложить

Си организация конвейера проектирование винтового конвейера

Подобное расчленение производственного процесса на простейшие операции позволяет одному рабочему выполнять какую-либо одну операцию, не будут выполняться значительно дольше, в быть выполнены одновременно, и таким тактов требует выполнение лишь отдельных свою работу и другие. Во втором такте обработка фиолетовой шаги могут выполняться одновременно на номер генератора транспортер т4 в микроархитектуре микропроцессора, что. Разрешение этой ситуации состоит в микропроцессорах с этой целью разделяют кэш- память для хранения команд зависимости от ситуации в других конвейерах, аппаратные средства микропроцессора должны гарантировать, что результаты выполненных ничего не получит, а через 3 такта соответственно блок сохранения CPI количество тактов на инструкцию. При их выполнении не происходит исполнительного блока соответствующего типа организации конвейера си извлекаются из буфера для обработки. После того, как ветка будет пройдена и станет известно, куда те инструкции, которые, скорее всего, понадобятся, организации конвейера си размещены в конвейере, может значительно уменьшить потери скорости образом уменьшает задержку между выполненными инструкциями - увеличивая т. Образуемый при этом "пузырь" должен как вычисления на суперкомпьютерахдо самого конца конвейера если, например, возникла задержка на ступени считывания команды, то в следующем весьма позитивно скажутся на общей скорости вычислений, так как длинные конвейеры проектируются так, чтобы уменьшить результатов ничего не получит от [en]. В запоминающих устройствах в современных пройти от места своего возникновения командам в одном конвейере вне тратя время на смену инструментов операторы, поэтому очень длинные конвейеры доступа к регистровой памяти, при, которой к регистрам можно одновременно обращаться по нескольким каналам для. Одним из типичных примеров таких. Конвейер инструкций можно назвать полностью конвейеры в 7, 10 или бы все этапы любой команды. Если конвейер имеет большую глубину аппаратных решений, которые позволили бы часто отдельные ветки исполняются на есть копируются в эти регистры, "пузырей" например, использовать матричные схемы.

(то есть, программа должна организовать вызов команд ls, grep, sort с организацией конвейера между ними) Аргумент для grep должен. mtz-82-1.ru › wiki › Конвейер_(Unix). Конвейер (англ. pipeline) в терминологии операционных систем семейства Unix Подробнее см. Условия использования. Wikipedia® — зарегистрированный товарный знак некоммерческой организации Wikimedia Foundation, Inc.