Какие факторы оказывают существенное влияние на «удлинение» командного цикла процессора.

Какие факторы оказывают существенное влияние на «удлинение» командного цикла процессора?

- Структурные конфликты (выдача команд приостановливает):

устройство не является полностью конвейерным;

устройство имеют различные времени выполнения (количества записей в регистровый файл в каждом такте может быть больше 1)

- Конфликты WAW (т.к. команды больше не поступают на ступень WB в порядке их выдачи за выполнения), конфликты типа WAR невозможны (чтение регистров осуществляется на ступени ID)

- проблема с реализацией прерываний (команды могут завершатся не в том порядке, в котором они поступали).

В каком(-их) месте(-ах) командного цикла обычно реализуется фаза прерывания?

Прерывания – механизм, с помощью которого другие модули могут прервать нормальный процесс выполнения программы пользователя.

Фаза прерывания может следовать после фазы выполнения команды, перед началом следующего цикла. Последовательность действий:

- сохранение текущего состояния процесса;

- переход к процедуре обслуживания прерывания.

Классы прерываний:

Программные – исключительные ситуации при выполнении команд (арифметическое переполнение, деление на нуль, попытка выполнения команды с несуществующим кодом операции, обращения по адресу, выходящему за пределы физического адресного пространства компьютера, и т.п.).

Аппаратные – генерируются специальными средствами контроля работоспособности аппаратуры при обнаружении сбоев (пропадание питания, ошибка контроля памяти по четности и т.п.).

Ввода-вывода – генерируются контроллером ввода-вывода (завершение текущей операции ввода-вывода, возникновение ошибки процедуры ввода-вывода).

Прерывания по таймеру – генерируются таймером процессора и используются ОС для переходов в многозадачном режиме.

Поток данных при прерывании:

На рисунке: регистр адреса памяти (РгАП, MAR); буферный регистр данных памяти (БРгП, MBR); программный счетчик (ПС, PC). Текущее содержимое ПС сохраняется (в стеке), что позволяет в дальнейшем возобновить выполнение прерванной программы с той же точки. В ПС вместо текущего адреса прерванной программы загружается начальный адрес подпрограммы обработки прерывания.

Какие прерывания относятся к программным?

Программные – исключительные ситуации при выполнении команд (арифметическое переполнение, деление на нуль, попытка выполнения команды с несуществующим кодом операции, обращения по адресу, выходящему за пределы физического адресного пространства компьютера, и т.п.).

Каким образом в RISC-архитектуре реализуются локальные переменные?

Большинство переменных в RISC-архитектуре сохраняется в регистрах самого процессора, а локальные обязательно только в регистрах процессора, именно за счет этого и обеспечивается эффективная работа RISC-архитектуры.

Каким образом могут быть организованы регистровые окна?

Путем разбиения всего количества регистров ЦП на группы определенной величины и присваивания каждой группы определенной подпрограмме выполняющейся в ЦП. При выполнении этой подпрограммы ЦП будут доступны только регистры окна закрепленного за ней.

Как используются CWP и SWP?

CWP – указатель текущего окна (current window pointer), определяет окно текущей активной подпрограммы. Обычно хранится в ССП.

В подпрограмме обращение к регистру задается указанием смещения регистра относительно CWP.

SWP – указатель сохраненного окна (saved window pointer), содержит информацию об окне, данные из которого были сохранены в памяти последними (по причине переполнения циклического буфера).

10. Какие распространены варианты хранения глобальных переменных в RISC?

Два способа представления:

компилятор резервирует определенные ячейки в памяти; доступ – в соответствии с режимами адресации памяти;

отдельное (от локальных переменных) окно, регистры которого: имеют фиксированные номера, доступны из любой подпрограммы.

Что означает понятие VLIW?

Very Long Instruction Word - архитектура с очень длинным командным словом.

Выдача на одновременное выполнение фиксированного количества команд, сформатированных как:

одна «длинная» команда;

пакет команд фиксированного формата;

Чем являются зависимости?

Зависимости являются свойством программ.

На что влияют зависимости между командами?

Организацией конвейера определяется:

Приведет ли данная зависимость к обнаруженному конфликту.

Вызовет ли данный конфликт реальную приостановку конвейера.

Три типа:

Зависимости по данным;

Зависимости по именам;

Зависимости по управлению.

Какие факторы оказывают существенное влияние на «удлинение» командного цикла процессора?

- Структурные конфликты (выдача команд приостановливает):

устройство не является полностью конвейерным;

устройство имеют различные времени выполнения (количества записей в регистровый файл в каждом такте может быть больше 1)

- Конфликты WAW (т.к. команды больше не поступают на ступень WB в порядке их выдачи за выполнения), конфликты типа WAR невозможны (чтение регистров осуществляется на ступени ID)

- проблема с реализацией прерываний (команды могут завершатся не в том порядке, в котором они поступали).