計(jì)算機(jī)體系--重疊、流水和向量處理機(jī)講義-wenkub
2023-02-04 12:56:13 本頁面
【正文】 有哪些訪問： 取指令、取操作數(shù)、存放 執(zhí) 行 結(jié)果 , I/O通道 訪問 .② 希望存儲(chǔ)器為多體結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)多種訪問源的需要。順序執(zhí)行： 200(3+4+5)=2400Δ t當(dāng) k=200， t取 =3Δ t， t譯 =4Δ t， t執(zhí) =5Δ t，時(shí)，分別計(jì)算上述三種執(zhí)行方式的時(shí)間。t執(zhí)3)t譯 ,k*執(zhí)行 K條指令，分別采用順序執(zhí)行、兩條重疊、 若一條指令的過程段劃分更多時(shí)，重疊組合方式更多。i+2 條 取 譯 執(zhí)i條 取 譯 執(zhí)+1條 i條 譯 執(zhí) 僅兩條指令重疊：第 i條指令的執(zhí)行與第 i+1條的取指重疊。1）取指令：根據(jù) PC（指令計(jì)數(shù)器）從 M（存儲(chǔ)器）取出指令送到 IR（指令寄存器）重疊、流水和向量處理機(jī)重疊、流水和向量處理機(jī)167。 4LRU在不同 n條件下頁面變化時(shí)空?qǐng)D及命中率。本資料來源本資料來源利用堆棧技術(shù)模擬LRU算法的實(shí)現(xiàn)方法存貯體系的兩個(gè)分支存貯體系的兩個(gè)分支Cache— 主存體系與虛擬存儲(chǔ)器相同之處內(nèi)部定向原理的 有向圖 和 有向簡(jiǎn)圖 的繪制 組相聯(lián)映象的的兩個(gè)例子 頁面替換時(shí)空?qǐng)D 主存地址到 Cache地址的變換 12）譯碼分析：譯出指令的操作性質(zhì)，準(zhǔn)備好所需數(shù)據(jù) 對(duì)指令執(zhí)行的幾種方式1）順序執(zhí)行 3) 取 i 條 取 譯 執(zhí)取 譯 執(zhí)重疊解釋并不能加快一條指令的實(shí)現(xiàn)，但能加快一段程序的解釋。t譯 +(k1) *(t取 )max+(k2) *（ t取 ,t譯 ,t執(zhí) ） max+(例子 ③ 當(dāng)存儲(chǔ)器為單體結(jié)構(gòu)時(shí)，需要將訪問源排隊(duì)，先后順序?yàn)椋喝≈噶?、取?shù)據(jù)、 I/O通道訪問、存結(jié)果2）應(yīng)具有先行控制部件① Ⅰ ）先行地址站，包括先行指令地址站和先行操作數(shù)地址站；Ⅲ ） 先行操作數(shù)站 ， 用來存放多個(gè)操作數(shù)； Ⅳ ） 先行地址形成部件，用來形成先行指令地址Ⅴ ） 先行操作碼譯碼站，用來完成對(duì)多條指令的包括：后行部件。儲(chǔ)器。2,ADD,ST,A② 全局相關(guān)：相關(guān)發(fā)生時(shí)影響面很大 —— 全局。解決指令相關(guān)1）盡可能避免指令相關(guān)2）用分支程序代替被修改的指令4② 按不成功支路猜測(cè)：做法與 ① 正好相反。如 n在進(jìn)行 B﹡ C之前，可先對(duì) SB⊕ SC=？進(jìn)行判斷，決定流向。）5R， ASUB重疊方式的兩種等待1）等待譯碼 流水線上對(duì)各過程段進(jìn)行時(shí)間匹配的辦法。如某指令用時(shí)段。4非均勻流水線：各過程段用時(shí)不全等（如上圖） Ⅰ ）時(shí)間匹配的非均勻流水線。② 向量流水線：用于對(duì)向量數(shù)據(jù)進(jìn)行流水處理。① 單功能流水線：各過程段之間固定連接，不能重新構(gòu)成其它流水線 —— 固定流水線靜態(tài)流水線：各過程段之間可重新連接，但不同時(shí)刻只能重構(gòu)成一種不同的流水線。5）按部件在同一時(shí)刻送出支路數(shù)的多少來分。② 陣列流水線：在同一時(shí)刻，部件可同時(shí)向多個(gè)地方二．流水線的執(zhí)行過程及性能評(píng)價(jià)1(i=0～ 7) S1 過程段① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧54321 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧t(Δ t)性能計(jì)算：吞吐率（ TP）：?jiǎn)挝粫r(shí)間輸出的結(jié)果數(shù)。（條 (i=0~7)⑧ M7=a7*b72）畫出各算式在流水線上執(zhí)行過程示意圖3）性能 :/Δ t） η =（ 8*6M1M2M4321 ② ⑤ ⑥ ⑦ ③ ① ② 816TP=7/27） /（ 27Δ t*4） =7/18167。2流水方式流水方式 向量的處理方式設(shè)各向量分別放在大寫字母單元中 :1）橫向處理第一步計(jì)算： f0=a0*b0+c0RMUL,C0f99可分為四大步完成。R99R0：：F99優(yōu)點(diǎn)：解決了相關(guān)問題，將原來?xiàng)l條發(fā)生相關(guān)改為條條不相關(guān) 。第一組：，第二組， …… 第十組。A0LD,：F9 其余各組與第一組類似，因而總共用了 10個(gè)寄存器（ R0~4） 獨(dú)立總線結(jié)構(gòu) 每個(gè)向量寄存器組到每個(gè)功能部件之間都有單獨(dú)總線連接，在不沖突條件下，可實(shí)現(xiàn)功能部件之間并行運(yùn)行。如 :V0← 存儲(chǔ)器 可并行執(zhí)行， V4 由于除法用時(shí)最長(zhǎng)，以它為準(zhǔn)。 V2←V0+V1。V6 向量長(zhǎng)度 64 相關(guān)：上一條向量指令的結(jié)果作下一條指令的一個(gè)源操作數(shù)。 V4←V2+V3。 V0←V7 V1 故不能順利鏈接1） 不能順利鏈接時(shí)，對(duì)畫向量鏈接特性圖的影響 。 本例推遲時(shí)間為： 6431=33（ τ ）4） 完成運(yùn)算用時(shí)計(jì)算： 順利連接時(shí)間 +推遲時(shí)間1+6+1+1+7+1+1+6+1+1+4+1+1+14+1+1+7+1+（ 641） +33=152(τ)5） 性能：6*64/（ 152*108S） ≈ 253MFLOPS P224 17題 :在 CRAY1機(jī)上，在下列指令 組 中， 組 內(nèi)哪些指令可以 鏈 接？哪些不可以 鏈 接？不能 鏈 接的原因是什么？完成各指令所需的拍數(shù)（ 設(shè) 向量 長(zhǎng) 度均 為 64,打入寄存器及啟 動(dòng) 功能部件各需 1τ ）。 V3← 存儲(chǔ)器 。V6←V3+V4 （ 4） V0← 存儲(chǔ)器 。（ 2）有相關(guān)，不沖突 —— 可鏈接1+7+1+1+6+1+（ 641） =80(τ) 3*64/（ 80*108S） = 240 MFLOPS（ 3） 條條指令相關(guān)，但有沖突 —— 不能順利鏈接源沖突（ V1） :1+7+1=9(τ) → 推遲 649=55τ 功能塊沖突（加） :1τ→ 推遲 641=63τ總推遲： 55+63=118(τ)1+6+2+7+2+6+2+6+1+（ 641） +118=214(τ) 4*64/（ 214*10 8S ） ≈ 120MFLOPS向量的處理方式 向量指令的執(zhí)行過程及性能計(jì)算四、向量的鏈接特性 沖突 :鄰近向量指令使用了同一個(gè)部件 沖突又分為表面沖突與實(shí)際沖突 向量鏈接特性圖的繪制 完成運(yùn)算用時(shí)計(jì)算：順利連接時(shí)間 +推遲時(shí)間 有關(guān)時(shí)間、推遲時(shí)間的計(jì)算 S2 S3 非線性流水線的預(yù)約表延遲禁止表為： 遲（ 1， 7） 4（ 3， 5） 4（ 5， 3） 4（ 5， 7） 6（ 5） 5（ 7） 7如上例中：延遲禁止表為： 七、指令級(jí)高級(jí)并行超級(jí)處理機(jī)超標(biāo)量處理機(jī) 是采用設(shè)置 m條指令流水線同時(shí)并行，來實(shí)現(xiàn)度為 m的。運(yùn)行時(shí)，直接控制機(jī)器中多個(gè)相互獨(dú)立的功能部件并行操作，來實(shí)現(xiàn)同時(shí)執(zhí)行多條指令。[解 ]過程執(zhí)行34514(Δt)請(qǐng)分別畫出在常規(guī)標(biāo)量流水處理機(jī)及度 m均為 4的超標(biāo)量處理機(jī)、超長(zhǎng)指令字處理機(jī)、超
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