Elsö generaciós (keskeny) szuperskalar processzorok attekintése(közvetlen kibocsatas, végrehajtasi modelljük, kibocsatasi szük keresztmetszetük)

Elsö generációs (keskeny) szuperskalár processzorok áttekintése(közvetlen kibocsátás, végrehajtási modelljük, kibocsátási szük keresztmetszetük)

Jellemzöi:

Közvetlen (nem pufferelt) utasítás-kibocsátás.

Statikus elágazásbecslés:

o      A programkód jellemzöi alapján történik az írás becslése

o      Pontosabb, mint a fix elörejelzés

A memória-alrendszer kétszintü gyorsítótárat tartalmaz:

o      L1:

A processzorlapkán helyezkedik el

Külön adat- és utasítás-gyorsítótár

egyportos

o      L2:

Külön lapkákon helyezkedik el

Közös gyorsítótár az adatok és az utasítások számára

A processzorsínre csatlakozik

Közvetlen utasítás-kibocsátás:

Megvalósítása: Utasítás-puffer

Müködési alternatívák:

Az utasítások sorrendiségének tekintetében

o      Sorrendben történö kibocsátás: a függö utasítások blokkolják az utasítás-kibocsátást

o      Sorrenden kívül történö kibocsátás: a függö utasítások nem blokkolják az utasítás-kibocsátást

Az utasítás-ablak feltöltése:

o      Az utasításokat egyenként pótoljuk

o      Az utasítások ablak teljes kiürülése után az egészet pótoljuk

Tipikus példa az elsö generációs szuperskalárra:

Sorrendben történö utasítás kibocsátás

Az utasítás-ablak teljes kiürülése után a teljes feltöltése

Az utasítás-ablak 3 db utasítást tartalma

Jelölés:

Az i-edik ciklusban egyetlen utasítás tudunk kibocsátani, mert az i₂ blokkolja a további utasítás kibocsátást.

Az i+1 ciklusban idöközben feloldódott az i₂ függösége, ezért kibocsátható mind az i_2, mind pedig az i₃. Az utasítás-ablak ezáltal teljesen kiürül.

Az i+2 cikusban teljesen feltöltjük az utasítás-ablakot, és két független utasítást tudunk kibocsátani.

Az elsö generációs szuperskalár RISC processzor müködési modellje

Az utasítás feldolgozási rendszert alrendszerekre tudjuk bontani, és ezeket külön vizsgálhatjuk

Értelmezhetjük a rendszer átbocsátó-képességét (rátáját, szélességét)

A teljes utasítás-feldolgozási rendszer átbocsátási rátáját a legszükebb keresztmetszetü alrendszer átbocsátási rátája határozza meg

Az egyes alkalmazások utasítás-mixe sajátos és távol áll az utasítás feldolgozásának szempontjából ideális utasítás-mixtöl → minden alkalmazásnak más az átbocsátási rátája

Kibocsátási szük keresztmetszet

Kezeljük a:

o      Behívási függöségeket gyorsítótárakkal

o      A vezérlés-függöségeket statikus elágazás-becsléssel

Az adatfüggöségek (a valódi és álfüggöségek) okoznak föképpen teljesítmény-csökkenést 

o      A tipikus példákból láthatjuk, hogy a 3 utasítás-szélességü ablakból nem mindig sikerül kibocsátani 3 utasítást, a függöségek miatt

o      A gyakorlatban:

RISC esetén 2-3,

CISC esetén 2 utasítás feldolgozása történik óraciklusonként

o      Tehát az elsö generációs szuperskalárokat keskeny szuperskalároknak nevezzük

Jellemzö megvalósítások:

Viszonylag általános célú 2 db futószalag (Pentium I)

2-4 db dedikált futószalag (Alpha 21064)