Masodik generaciós (széles) szuperskalar processzorok attekintése(a kibocsatasi szük keresztmetszet kiküszöbölése: dimnamikus utasítas-ütemezés és regiszter-atnevezés, végrehajtasi modelljük, értékelésük)

Második generációs (széles) szuperskalár processzorok áttekintése(a kibocsátási szük keresztmetszet kiküszöbölése: dimnamikus utasítás-ütemezés és regiszter-átnevezés, végrehajtási modelljük, értékelésük)

Jellemzöi:

Dinamikus utasítás-ütemezés

Regiszter-átnevezés

Dinamikus utasítás-ütemezés (részei):

Pufferelt utasítás-kibocsátás

Sorrenden kívüli utasítás-végrehajtás

Megvalósítása:

Müködés:

Kibocsátási puffereket alakítottak ki

A kibocsátás során nem történik semmiféle függöség-ellenörzés (adat, vezérlés, eröforrás-függöséget sem)

A várakoztató-állomásokban addig tartózkodnak az utasítások, amíg függetlenné nem válnak

Minden óraciklusban ellenörzésre kerül a várakoztató állomásokban levö összes utasítás függöség szempontjából, és az összes független utasítás kiküldésre kerül, mégpedig sorrenden kívül.

Az utasításablak több tucat utasítást tartalmaz → rendkívül kiszélesedett, azaz eltünt a kibocsátási szük keresztmetszet

Regiszter-átnevezés:

Lényege: minden eredmény-regiszter átnevezésre kerül. Kezeli ennek következményeit is:

o Amennyiben késöbb forrásregiszterként hivatkozunk rá, akkor az átnevezési regisztert fogja használni

o Amikor egy utasítás-feldolgozás a befejezödött, akkor átmásolja az átnevezési regiszter tartalmát az architekturális regisztertárba, és felszabadítja az átnevezés regisztert.

o Hibás elágazásbecslés esetén az átnevezési regiszterek alapján történik a visszajátszás; kezeli a kivételeket is.

A második generációs szuperskalároknál jelent meg, pl.: PowerPC 603 (1993), PentiumPro (1995), Alpha 21264 (1998)

A második generációs szuperskalár RISC gépek végrehajtási modellje

Müködése:

Az elsö rész feladata az utasításablak feltöltése

A forrás-operandusok lehívása architektúrától függöen lehet:

o      kibocsátáshoz kötött vagy

o      kiküldéshez kötött

A kiküldés során a független utasításokat sorrenden kívül tölti ki

A végrehajtás során az átnevezési regiszterekbe kerülnek az eredmények

Visszaíráskor az eredmények az utasítások eredeti sorrendjében másolódnak át az átnevezési regiszterekböl az architekturális regiszterekbe

Sávszélesség:

Kibocsátás ráta: 4 utasítás / ciklus

Kiküldési ráta: 5-8 utasítás / ciklus

Végrehajtási ráta: még magasabb

Oka:

Bizonyos végrehajtó egységek nem képesek minden ciklusban utasítást fogadni (a bonyolultabb utasítások miatt)

Az utasítás-mix az egyes alkalmazásoknál nem egyezik meg a végrehajtható egységek eloszlásával

CISC gépek:

A CISC processzorok belsejében RISC magot alakítottak ki

A CISC utasítások lefordítják RISC utasításokká

Egy CISC utasításból átlagosan 1,2-1,5 RISC utasítás keletkezik. Mivel a bonyolult CISC utasításokat elhagyták, ezért ezeket valahogy helyettesíteni kell. Pl.: for ciklus esetén (bonyolult utasítás): egy if, egy inkrementálás, egy goto és egy ciklus vége utasítás szükséges.

Óraciklusonként ~3 CISC utasítás kerül lehívásra, tehát 3 x (1,2-1,5), azaz ~4 db RISC utasítás kerül kibocsátásra

Adatfolyam modell:

Mivel a függöségeket kezeljük csak müveleti és a behívási függöség feloldását kell kivárni

Mihelyt a bemenö operandusok rendelkezésre állnak, a kiküldés elvben bekövetkezhet (eröforrás-függöség lehetséges), s a végrehajtó egység azonnal müködésbe lép (adat-meghajtott elv)