Κεφάλαιο 4. Ο επεξεργαστής. Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Η ιασύνδεση Υλικού και Λογισµικού, 4 η έκδοση

Save this PDF as:
 WORD  PNG  TXT  JPG

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Κεφάλαιο 4. Ο επεξεργαστής. Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Η ιασύνδεση Υλικού και Λογισµικού, 4 η έκδοση"

Transcript

1 Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Η ιασύνδεση Υλικού και Λογισµικού, 4 η έκδοση Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής ιαφάνειες διδασκαλίας του πρωτότυπου βιβλίου µεταφρασµένες στα ελληνικά και εµπλουτισµένες (µετάφραση, επιµέλεια, προσθήκες: ηµήτρης Γκιζόπουλος, Πανεπιστήµιο Αθηνών)

2 Εισαγωγή Παράγοντες απόδοσης της CPU Πλήθος εντολών Καθορίζεται από την αρχιτεκτονική συνόλου εντολών και το µεταγλωττιστή CPI και Χρόνος κύκλου Καθορίζεται από το υλικό της CPU Θα εξετάσουµε δύο υλοποιήσεις του MIPS Μια απλουστευµένη έκδοση εκτέλεση όλων των εντολών σε ένα µεγάλο κύκλο ρολογιού Μια πιο ρεαλιστική έκδοση µε διοχέτευση (pipeline) Απλό υποσύνολο, δείχνει τις περισσότερες πτυχές Αναφορά µνήµης: lw, sw Αριθµητικές/λογικές: add, sub, and, or, slt Μεταφοράς ελέγχου: beq, j Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής Εισαγωγή

3 Βήµατα εκτέλεσης εντολής PC µνήµη εντολών, προσκόµιση (fetch) εντολής Program Counter: διεύθυνση εντολής που θα εκτελεστεί Αριθµοί καταχωρητών αρχείο καταχωρητών (register file), ανάγνωση καταχωρητών Ανάλογα µε τη κατηγορία της εντολής Χρήση της ALU για τον υπολογισµό Αριθµητικού αποτελέσµατος ιεύθυνσης µνήµης για εντολές load/store ιεύθυνση προορισµού διακλάδωσης Προσπέλαση µνήµης δεδοµένων για load/store Ενηµέρωση PC διεύθυνση προορισµού ή PC + 4 Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 3

4 Επισκόπηση της CPU ξεχωριστές µνήµες Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 4

5 Πολυπλέκτες εν µπορούµε απλώς να ενώσουµε καλώδια µαζί Χρήση πολυπλεκτών Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 5

6 Έλεγχος Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 6

7 Βασικά λογικής σχεδίασης Η πληροφορία κωδικοποιείται δυαδικά Χαµηλή τάση = 0, Υψηλή τάση = 1 Ένα καλώδιο ανά bit εδοµένα πολλών bit κωδικοποιούνται µε διαύλους πολλών καλωδίων Συνδυαστικό στοιχείο Επενεργεί σε δεδοµένα Η έξοδος είναι συνάρτηση της εισόδου Στοιχεία κατάστασης (ακολουθιακά) Αποθηκεύουν πληροφορίες 4.2 Συµβάσεις λογικής σχεδίασης Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 7

8 Συνδυαστικά στοιχεία Πύλη AND Y = A & B Αθροιστής Y = A + B A B + Y A B I0 I1 M u x S Y Πολυπλέκτης Y = S? I1 : I0 Y Αριθµητική/Λογική Μονάδα Y = F(A, B) A B ALU F Y Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 8

9 Ακολουθιακά στοιχεία Καταχωρητής: αποθηκεύει δεδοµένα σε ένα κύκλωµα Χρησιµοποιεί σήµα ρολογιού για να καθορίσει πότε ενηµερώνεται η αποθηκευµένη τιµή Ακµοπυροδοτούµενη: ενηµέρωση όταν το Clk αλλάζει από 0 σε 1 D Clk Q Clk D Q Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 9

10 Ακολουθιακά στοιχεία Καταχωρητής µε έλεγχο εγγραφής Ενηµερώνει στην ακµή του ρολογιού µόνο όταν η είσοδος ελέγχου εγγραφής είναι 1 Χρησιµοποιείται όταν η αποθηκευµένη τιµή απαιτείται αργότερα Clk D Write Clk Q Write D Q Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 10

11 Μεθοδολογία χρονισµού Η συνδυαστική λογική µετασχηµατίζει τα δεδοµένα στη διάρκεια των κύκλων ρολογιού Μεταξύ ακµών ρολογιού Είσοδος από στοιχεία κατάστασης, έξοδος σε στοιχεία κατάστασης Η µεγαλύτερη καθυστέρηση καθορίζει την περίοδο του ρολογιού Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 11

12 Κατασκευή διαδροµής δεδοµένων ιαδροµή δεδοµένων (datapath) Στοιχεία που επεξεργάζονται δεδοµένα και διευθύνσεις στη CPU Καταχωρητές, ALU, πολυπλέκτες, µνήµες, Θα κατασκευάσουµε µια διαδροµή δεδοµένων MIPS µε διαδοχικά βήµατα Θα κάνουµε πιο αναλυτικό το συνολικό σχέδιο 4.3 Κατασκευή διαδροµής δεδοµένων Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 12

13 Προσκόµιση εντολής (Instruction Fetch) Ανάγνωση της εντολής από τη µνήµη εντολών καταχωρητής 32 bit Αύξηση κατά 4 για την επόµενη εντολή Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 13

14 Εντολές µορφής R Ανάγνωση δύο τελεστέων καταχωρητών Εκτέλεση αριθµητικής/λογικής λειτουργίας Εγγραφή αποτελέσµατος σε καταχωρητή Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 14

15 Εντολές Load/Store Ανάγνωση τελεστέων καταχωρητών Υπολογισµός διεύθυνσης µε χρήση της σχετικής απόστασης (offset) των 16 bit Χρήση της ALU, αλλά µε επέκταση προσήµου του offset Φόρτωση (Load): ανάγνωση µνήµης και ενηµέρωση καταχωρητή Αποθήκευση (Store): εγγραφής τιµής καταχωρητή στη µνήµη Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 15

16 Εντολές διακλάδωσης (branch) Ανάγνωση τελεστέων καταχωρητών Σύγκριση τελεστέων Χρήση ALU, αφαίρεση και έλεγχος της εξόδου Zero Υπολογισµός διεύθυνσης προορισµού Επέκταση προσήµου της µετατόπισης (displacement) Αριστερή ολίσθηση κατά 2 θέσεις (µετατόπιση λέξης) Πρόσθεση στο PC + 4 Έχει ήδη υπολογιστεί από την προσκόµιση εντολής Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 16

17 Εντολές διακλάδωσης Απλώς επαναδροµολογεί τις εγγραφές Επαναλαµβάνεται το καλώδιο του bit προσήµου Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 17

18 ηµιουργία των στοιχείων Μια πρώτη διαδροµή δεδοµένων (data path) εκτελεί µία εντολή σε έναν κύκλο ρολογιού Κάθε στοιχείο της διαδροµής δεδοµένων κάνει µόνο µία συνάρτηση κάθε φορά Έτσι, χρειαζόµαστε ξεχωριστές µνήµες εντολών και δεδοµένων Χρήση πολυπλεκτών όταν χρησιµοποιούνται διαφορετικές προελεύσεις δεδοµένων σε διαφορετικές εντολές Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 18

19 ιαδροµή δεδοµένων για Τύπο R/Load/Store Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 19

20 Πλήρης διαδροµή δεδοµένων Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 20

21 Έλεγχος ALU Η ALU χρησιµοποιείται για Load/Store: λειτουργία = add Branch: λειτουργία = subtract Τύπου R: λειτουργία εξαρτάται από το πεδίο funct Έλεγχος ALU Λειτουργία 0000 AND 0001 OR 0010 add 0110 subtract 0111 set-on-less-than 1100 NOR 4.4 Μια απλή µέθοδος υλοποίησης Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 21

22 Έλεγχος ALU Υποθέτουµε ότι ένα πεδίο 2 bit ALUOp εξάγεται από το opcode Συνδυαστική λογική εξάγει τον έλεγχο της ALU opcode ALUOp Λειτουργία funct ALU function ALU control lw 00 load word XXXXXX add 0010 sw 00 store word XXXXXX add 0010 beq 01 branch equal XXXXXX subtract 0110 R-type 10 add add 0010 subtract subtract 0110 AND AND 0000 OR OR 0001 set-on-less-than set-on-less-than 0111 Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 22

23 Η κύρια µονάδα ελέγχου Σήµατα ελέγχου που εξάγονται από εντολή Τύπου R Load/ Store Branch 0 rs rt rd shamt funct 31:26 25:21 20:16 15:11 10:6 5:0 35 or 43 rs rt address 31:26 25:21 20:16 15:0 4 rs rt address 31:26 25:21 20:16 15:0 opcode πάντα ανάγνωση ανάγνωση, εκτός από τη load εγγραφή για τύπου R και load επέκταση προσήµου και πρόσθεση Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 23

24 ιαδροµή δεδοµένων και έλεγχος Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 24

25 Εντολή τύπου R Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 25

26 Εντολή Load Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 26

27 Εντολή Branch-on-Equal Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 27

28 Υλοποίηση αλµάτων Jump 2 address Η Jump χρησιµοποιεί διεύθυνση λέξης Ενηµέρωση του PC µε συνένωση των Υψηλότερων 4 bit του παλιού PC ιεύθυνσης άλµατος των 26 bit 00 31:26 25:0 Χρειάζεται ένα επιπλέον σήµα ελέγχου από την αποκωδικοποίηση του opcode Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 28

29 ιαδροµή δεδ. µε προσθήκη αλµάτων Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 29

30 Ζητήµατα απόδοσης Η µεγαλύτερη καθυστέρηση καθορίζει την περίοδο ρολογιού Κρίσιµη διαδροµή (critical path): εντολή load Μνήµη εντολών αρχείο καταχωρητών ALU µνήµη δεδοµένων αρχείο καταχωρητών εν είναι εφικτή διαφορετική περίοδος για διαφορετικές εντολές Παραβιάζει τη σχεδιαστική αρχή Κάνε τη συνηθισµένη περίπτωση γρήγορη Θα βελτιώσουµε την απόδοση µε τη διοχέτευση (pipelining) Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 30

31 Αναλογία διοχέτευσης Μπουγάδα µε διοχέτευση: επικάλυψη εκτέλεσης Η παραλληλία βελτιώνει την απόδοση Τέσσερα φορτία: Επιτάχυνση = 8/3.5 = 2.3 Ασταµάτητα: Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής Γενικά για τη διοχέτευση Επιτάχυνση = 2n/(0.5n + 1.5) 4 = αριθµός σταδίων

32 ιοχέτευση του MIPS Πέντε στάδια (stages), ένα βήµα σε κάθε στάδιο 1. IF: Instruction fetch from memory (προσκόµιση εντολής από τη µνήµη) 2. ID: Instruction decode & register read (αποκωδικοποίηση εντολής & ανάγνωση καταχωρητών) 3. EX: Execute operation or calculate address (εκτέλεση λειτουργίας ή υπολογισµός δ/νσης) 4. MEM: Access memory operand (προσπέλαση τελεστέου µνήµης) 5. WB: Write result back to register (επανεγγραφή αποτελέσµατος σε καταχωρητή) Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 32

33 Απόδοση διοχέτευσης Υποθέστε ότι ο χρόνος των σταδίων είναι 100ps για ανάγνωση ή εγγραφή καταχωρητή 200ps για τα άλλα στάδια Σύγκριση της διαδροµής δεδοµένων µε διοχέτευση µε τη διαδροµή δεδοµένων ενός κύκλου Εντολή Instr fetch Register read ALU op Memory access Register write Συνολικός χρόνος lw 200ps 100 ps 200ps 200ps 100 ps 800ps sw 200ps 100 ps 200ps 200ps 700ps R-format 200ps 100 ps 200ps 100 ps 600ps beq 200ps 100 ps 200ps 500ps Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 33

34 Απόδοση διοχέτευσης Ενός κύκλου (T c = 800ps) Με διοχέτευση (T c = 200ps) Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 34

35 Επιτάχυνση λόγω διοχέτευσης Αν είναι ισορροπηµένα όλα τα στάδια ηλαδή, όλα διαρκούν τον ίδιο χρόνο Χρόνος µεταξύ εντολών µε διοχέτευση = Χρόνος µεταξύ εντολών χωρίς διοχέτευση Αριθµός σταδίων Αν δεν είναι ισορροπηµένα, η επιτάχυνση είναι µικρότερη Επιτάχυνση λόγω αυξηµένης διεκπεραιωτικής ικανότητας (throughput) Λανθάνων χρόνος latency (χρόνος για κάθε εντολή) δε µειώνεται Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 35

36 Παράδειγµα Σύγκριση Πρόγραµµα µε 10% loads, 15% stores, 55% R-type, 20% διακλαδώσεις Πλήθος εντολών 10 9 Με δεδοµένους τους λανθάνοντες χρόνους που είδαµε Βρείτε το χρόνο εκτέλεσης για: ιαδροµή δεδοµένων 1 κύκλου ιαδροµή δεδοµένων πολλών κύκλων ιαδροµή δεδοµένων µε ιδανική διοχέτευση Χωρίς καθυστερήσεις Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 36

37 Απάντηση ιαδροµή δεδοµένων 1 κύκλου Η περίοδος του ρολογιού είναι 800 ps Χρόνος εκτέλεσης = Ι x CPI x Χρόνος κύκλου = 10 9 x 1 x 800 x = 0,80 sec ιαδροµή δεδοµένων πολλών κύκλων Περίοδος ρολογιού 200 ps CPI = 0,10 x 5 + 0,15 x 4 + 0,55 x 4 + 0,20 x 3 = 3,9 Χρόνος εκτέλεσης = Ι x CPI x Χρόνος κύκλου = 10 9 x 3,9 x 200 x = 0,78 sec ιαδροµή δεδοµένων µε ιδανική διοχέτευση Χωρίς καθυστερήσεις Χρόνος εκτέλεσης = Ι x CPI x Χρόνος κύκλου = 10 9 x 1 x 200 x = 0,20 sec Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 37

38 ιοχέτευση και σχεδίαση συνόλου εντολών Το σύνολο εντολών του MIPS είναι σχεδιασµένο για διοχέτευση Όλες οι εντολές είναι των 32 bit Ευκολότερη προσκόµιση και αποκωδικοποίηση σε έναν κύκλο σύγκριση µε x86: εντολές 1 έως 17 byte Λίγες και κανονικές µορφές εντολών Μπορεί να αποκωδικοποιήσει και να διαβάσει καταχωρητές σε ένα βήµα ιευθυνσιοδότηση Load/store Μπορεί να υπολογίσει τη δ/νση στο τρίτο στάδιο, και να προσπελάσει τη µνήµη στο τέταρτο στάδιο Ευθυγράµµιση των τελεστέων µνήµης Προσπέλαση µνήµης διαρκεί µόνο έναν κύκλο Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 38

39 Κίνδυνοι (hazards) Καταστάσεις που αποτρέπουν την εκκίνηση της επόµενης εντολής στον επόµενη κύκλο Κίνδυνος δοµής (structure hazards) Ένας απαιτούµενος πόρος είναι απασχοληµένος Κίνδυνος δεδοµένων (data hazard) Πρέπει να περιµένει την προηγούµενη εντολή να ολοκληρώσει την ανάγνωση/εγγραφή δεδοµένων της Κίνδυνος ελέγχου (control hazard) Η απόφαση σε µια ενέργεια ελέγχου εξαρτάται από προηγούµενη εντολή Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 39

40 Κίνδυνοι δοµής ιένεξη στη χρήση ενός πόρου Στη διοχέτευση του MIPS µε µία µοναδική µνήµη Οι εντολές load/store απαιτούν προσπέλαση µνήµης Η προσκόµιση εντολής πρέπει να καθυστερήσει (stall) σε εκείνο το κύκλο Θα προκαλούσε «φυσαλίδα» της διοχέτευσης (pipeline bubble ) Έτσι, οι διαδροµές δεδοµένων µε διοχέτευση απαιτούν ξεχωριστές µνήµες εντολών/δεδοµένων Ή ξεχωριστές κρυφές µνήµες (cache memories) εντολών/δεδοµένων Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 40

41 Κίνδυνοι δεδοµένων Μια εντολή εξαρτάται από την ολοκλήρωση µιας προσπέλασης δεδοµένων µιας προηγούµενης εντολής add $s0, $t0, $t1 sub $t2, $s0, $t3 Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 41

42 Προώθηση (Forwarding) Λέγεται επίσης Παράκαµψη (Bypassing) Χρήση του αποτελέσµατός όταν δηµιουργηθεί Μην περιµένεις να αποθηκευτεί σε καταχωρητή Απαιτεί επιπλέον συνδέσεις στη διαδροµή δεδοµένων Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 42

43 Κίνδυνος δεδοµένων Φόρτωσης/Χρήσης Φόρτωση/Χρήση (Load/Use) εν µπορούµε να αποφύγουµε πάντα τις καθυστερήσεις µε την προώθηση Αν η τιµή δεν έχει υπολογιστεί όταν χρειάζεται εν µπορεί να γίνει προώθηση προς τα πίσω στο χρόνο! Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 43

44 Χρονοπρογρ/µός κώδικα για αποφυγή καθυστερήσεων Αναδιάταξη κώδικα για αποφυγή χρήσης του αποτελέσµατος της load στην επόµενη εντολή Κώδικας C για τοa = B + E; C = B + F; καθυστέρηση καθυστέρηση lw $t1, 0($t0) lw $t2, 4($t0) add $t3, $t1, $t2 sw $t3, 12($t0) lw $t4, 8($t0) add $t5, $t1, $t4 sw $t5, 16($t0) 13 κύκλοι lw $t1, 0($t0) lw $t2, 4($t0) lw $t4, 8($t0) add $t3, $t1, $t2 sw $t3, 12($t0) add $t5, $t1, $t4 sw $t5, 16($t0) 11 κύκλοι Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 44

45 Κίνδυνοι ελέγχου Η διακλάδωση καθορίζει τη ροή του ελέγχου (flow of control) Η προσκόµιση της επόµενης εντολής εξαρτάται από το αποτέλεσµα της διακλάδωσης Η διοχέτευση δεν µπορεί να προσκοµίσει πάντα τη σωστή εντολή Ακόµη δουλεύει στο στάδιο ID της διακλάδωσης Στη διοχέτευση του MIPS Πρέπει να συγκρίνει καταχωρητές και να υπολογίσει τη δ/νση προορισµού νωρίς στη διοχέτευση Προσθήκη υλικού για να γίνουν στο στάδιο ID Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 45

46 Καθυστέρηση σε διακλάδωση Stall on branch Περίµενε µέχρι να καθοριστεί το αποτέλεσµα της διακλάδωσης πριν προσκοµίσεις την επόµενη εντολή Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 46

47 Πρόβλεψη διακλάδωσης Branch prediction Οι µεγαλύτερες διοχετεύσεις δεν µπορούν να καθορίσουν σύντοµα το αποτέλεσµα της διακλάδωσης Η ποινή καθυστέρησης (stall penalty) γίνεται υπερβολικά µεγάλη Πρόβλεψη (predict) του αποτελέσµατος της διακλάδωσης Καθυστέρηση µόνο αν η πρόβλεψη είναι λανθασµένη Στη διοχέτευση του MIPS Μπορεί να γίνει πρόβλεψη µη λήψης της διακλάδωσης (predict not taken) Προσκόµιση της εντολής µετά τη διακλάδωση, χωρίς καθόλου καθυστέρηση Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 47

48 MIPS µε πρόβλεψη µη λήψης Σωστή πρόβλεψη Λανθασµένη πρόβλεψη Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 48

49 Πιο ρεαλιστική πρόβλεψη διακλάδωσης Στατική πρόβλεψη διακλάδωσης Βασίζεται στην τυπική συµπεριφορά των διακλαδώσεων Παράδειγµα: διακλαδώσεις σε βρόχους και εντολές if Πρόβλεψη διακλαδώσεων προς τα πίσω (backward branches) ως λαµβανόµενες Πρόβλεψη διακλαδώσεων προς τα εµπρός (forward branches) ως µη λαµβανόµενες υναµική πρόβλεψη διακλάδωσης Το υλικό µετράει τη πραγµατική συµπεριφορά διακλαδώσεων π.χ., καταγράφει την πρόσφατη ιστορία κάθε διακλάδωσης Υποθέτει ότι η µελλοντική συµπεριφορά θα συνεχίσει την τάση Σε περίπτωση λάθους, γίνεται καθυστέρηση κατά την επαναπροσκόµιση, και ενηµέρωση του ιστορικού Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 49

50 «Καθυστερηµένες» διακλαδώσεις Καθυστερηµένες διακλαδώσεις [delayed branches] Ιδέα: καθυστέρησε να πάρεις απόφαση για µια διακλάδωση Αυτό υλοποιεί ο MIPS Μια «καθυστερηµένη» διακλάδωση εκτελεί πάντα την επόµενη της εντολή εν ελέγχει την «ορθότητα» αυτής της επιλογής Πρέπει η επόµενη εντολή να κάνει «άσχετο» µε τη διακλάδωση έργο Στο προηγούµενο παράδειγµα, η add $4, $5, $6 µπορεί να µεταφερθεί µετά τη beq εν θα αλλάξει τίποτε και θα αποφευχθεί ο 1 κύκλος καθυστέρησης Αυτό το κάνουν οι µεταγλωττιστές Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 50

51 Περίληψη διοχέτευσης ΓΕΝΙΚΗ εικόνα Η διοχέτευση βελτιώνει την απόδοση µε την αύξηση της διεκπεραιωτικής ικανότητας σε εντολές Εκτελεί πολλές εντολές παράλληλα Κάθε εντολή έχει τον ίδιο λανθάνοντα χρόνο Υπόκειται σε κινδύνους οµής, δεδοµένων, ελέγχου Η σχεδίαση του συνόλου εντολών επιδρά στην πολυπλοκότητα της υλοποίησης της διοχέτευσης Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής 51

Κεφάλαιο 4. Ο επεξεργαστής

Κεφάλαιο 4. Ο επεξεργαστής Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής Εισαγωγή Παράγοντες απόδοσης της CPU Πλήθος εντολών Καθορίζεται από την αρχιτεκτονική συνόλου εντολών και το μεταγλωττιστή CPI και Χρόνος κύκλου Καθορίζεται από το υλικό της CPU

Διαβάστε περισσότερα

ΠΛΕ- 027 Μικροεπεξεργαστές 6ο μάθημα: Αρχιτεκτονική πυρήνα: υλοποίηση με διοχέτευση

ΠΛΕ- 027 Μικροεπεξεργαστές 6ο μάθημα: Αρχιτεκτονική πυρήνα: υλοποίηση με διοχέτευση ΠΛΕ- 027 Μικροεπεξεργαστές 6ο μάθημα: Αρχιτεκτονική πυρήνα: υλοποίηση με διοχέτευση Αρης Ευθυμίου Απόδοση απλής υλοποίησης Υλοποίηση ενός κύκλου είναι πολύ αργή κάθε κύκλος είναι τόσο μεγάλος όσο χρειάζεται

Διαβάστε περισσότερα

και η µονάδα ελέγχου (control) O επεξεργαστής: Η δίοδος δεδοµένων (datapath) Εντολές διακλάδωσης (branch beq, bne) I Type Σχεδίαση datapath

και η µονάδα ελέγχου (control) O επεξεργαστής: Η δίοδος δεδοµένων (datapath) Εντολές διακλάδωσης (branch beq, bne) I Type Σχεδίαση datapath O επεξεργαστής: Η δίοδος δεδοµένων (path) και η µονάδα ελέγχου (control) Σχεδίαση path 4 κατηγορίες εντολών: Αριθµητικές-λογικές εντολές (add, sub, slt κλπ) R Type Εντολές αναφοράς στη µνήµη (lw, sw) I

Διαβάστε περισσότερα

Τέτοιες λειτουργίες γίνονται διαμέσου του

Τέτοιες λειτουργίες γίνονται διαμέσου του Για κάθε εντολή υπάρχουν δυο βήματα που πρέπει να γίνουν: Προσκόμιση της εντολής (fetch) από τη θέση που δείχνει ο PC Ανάγνωση των περιεχομένων ενός ή δύο καταχωρητών Τέτοιες λειτουργίες γίνονται διαμέσου

Διαβάστε περισσότερα

O επεξεργαστής: Η δίοδος δεδομένων (datapath) και η μονάδα ελέγχου (control)

O επεξεργαστής: Η δίοδος δεδομένων (datapath) και η μονάδα ελέγχου (control) O επεξεργαστής: Η δίοδος δεδομένων (datapath) και η μονάδα ελέγχου (control) 4 κατηγορίες εντολών: Σχεδίαση datapath Αριθμητικές-λογικές εντολές (add, sub, slt κλπ) R Type Εντολές αναφοράς στη μνήμη (lw,

Διαβάστε περισσότερα

Επεξεργαστής Υλοποίηση ενός κύκλου μηχανής

Επεξεργαστής Υλοποίηση ενός κύκλου μηχανής ΗΥ 232 Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Διάλεξη 9 Επεξεργαστής Υλοποίηση ενός κύκλου μηχανής Νίκος Μπέλλας Τμήμα Μηχανικών Η/Υ, Τηλεπικοινωνιών και Δικτύων 1 Ti είναι Αρχιτεκτονική και τι Μικροαρχιτεκτονική

Διαβάστε περισσότερα

Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας

Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2016-17 Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (Σχεδιασμός και λειτουργία μιας απλής ΚΜΕ) http://mixstef.github.io/courses/comparch/ Μ.Στεφανιδάκης

Διαβάστε περισσότερα

O επεξεργαστής: Η δίοδος δεδομένων (datapath) και η μονάδα ελέγχου (control)

O επεξεργαστής: Η δίοδος δεδομένων (datapath) και η μονάδα ελέγχου (control) O επεξεργαστής: Η δίοδος δεδομένων (datapath) και η μονάδα ελέγχου (control) 4 κατηγορίες εντολών: Σχεδίαση datapath Αριθμητικές-λογικές εντολές (add, sub, slt κλπ) R Type Εντολές αναφοράς στη μνήμη (lw,

Διαβάστε περισσότερα

Διάλεξη 12 Καθυστερήσεις (Stalls)

Διάλεξη 12 Καθυστερήσεις (Stalls) ΗΥ 232 Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Διάλεξη 12 Καθυστερήσεις (Stalls) Νίκος Μπέλλας Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ 1 Καθυστερήσεις και Εκκενώσεις Εντολών Οι κίνδυνοι δεδομένων (data

Διαβάστε περισσότερα

i Όλες οι σύγχρονες ΚΜΕ είναι πολυπλοκότερες!

i Όλες οι σύγχρονες ΚΜΕ είναι πολυπλοκότερες! Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2016-17 Κεντρική Επεξεργασίας (Σχεδιασμός και λειτουργία μιας απλής ΚΜΕ) http://mixstef.github.io/courses/comparch/ Μ.Στεφανιδάκης Η υπολογιστική

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 4. Ο επεξεργαστής. Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Η ιασύνδεση Υλικού και Λογισµικού, 4 η έκδοση

Κεφάλαιο 4. Ο επεξεργαστής. Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Η ιασύνδεση Υλικού και Λογισµικού, 4 η έκδοση Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Η ιασύνδεση Υλικού και Λογισµικού, 4 η έκδοση Κεφάλαιο 4 Ο επεξεργαστής ιαφάνειες διδασκαλίας του πρωτότυπου βιβλίου µεταφρασµένες στα ελληνικά και εµπλουτισµένες (µετάφραση,

Διαβάστε περισσότερα

Single Cycle Datapath. Αρχιτεκτονική Υπολογιστών. 5ο εξάμηνο ΣΗΜΜΥ ακ. έτος: Νεκ. Κοζύρης

Single Cycle Datapath. Αρχιτεκτονική Υπολογιστών. 5ο εξάμηνο ΣΗΜΜΥ ακ. έτος: Νεκ. Κοζύρης Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 5ο εξάμηνο ΣΗΜΜΥ ακ. έτος: 2014-2015 Νεκ. Κοζύρης nkoziris@cslab.ece.ntua.gr Single Cycle Datapath http://www.cslab.ece.ntua.gr/courses/comparch/ Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό

Διαβάστε περισσότερα

Διάλεξη 11 Προώθηση (Forwarding)

Διάλεξη 11 Προώθηση (Forwarding) ΗΥ 3 Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Διάλεξη Προώθηση (Forwarding) Νίκος Μπέλλας Τμήμα Μηχανικών Η/Υ, Τηλεπικοινωνιών και Δικτύων (HY3) Η μέχρι τώρα μικρο-αρχιτεκτονική του MIPS ID/EX PCSrc Control WB

Διαβάστε περισσότερα

Pipeline: Ένα παράδειγμα από.τη καθημερινή ζωή. 30 min κάθε «φάση»

Pipeline: Ένα παράδειγμα από.τη καθημερινή ζωή. 30 min κάθε «φάση» Pipeline: Ένα παράδειγμα από.τη καθημερινή ζωή 1. Πλυντήριο 2. Στεγνωτήριο 3. Δίπλωμα 4. αποθήκευση Σειριακή προσέγγιση για 4 φορτία = 8h 30 min κάθε «φάση» Pipelined προσέγγιση για 4 φορτία = 3.5h Το

Διαβάστε περισσότερα

Παράρτηµα Γ. Τα Βασικά της Λογικής Σχεδίασης. Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Η ιασύνδεση Υλικού και Λογισµικού, 4 η έκδοση

Παράρτηµα Γ. Τα Βασικά της Λογικής Σχεδίασης. Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Η ιασύνδεση Υλικού και Λογισµικού, 4 η έκδοση Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Η ιασύνδεση Υλικού και Λογισµικού, 4 η έκδοση Παράρτηµα Γ Τα Βασικά της Λογικής Σχεδίασης ιαφάνειες διδασκαλίας του πρωτότυπου βιβλίου µεταφρασµένες στα ελληνικά και εµπλουτισµένες

Διαβάστε περισσότερα

1. Οργάνωση της CPU 2. Εκτέλεση εντολών 3. Παραλληλία στο επίπεδο των εντολών 4. Γραμμές διοχέτευσης 5. Παραλληλία στο επίπεδο των επεξεργαστών

1. Οργάνωση της CPU 2. Εκτέλεση εντολών 3. Παραλληλία στο επίπεδο των εντολών 4. Γραμμές διοχέτευσης 5. Παραλληλία στο επίπεδο των επεξεργαστών ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Ι Γ. Τσιατούχας 2 ο Κεφάλαιο ιάρθρωση 1. Οργάνωση της 2. εντολών 3. Παραλληλία στο επίπεδο των εντολών 4. Γραμμές διοχέτευσης 5. Παραλληλία στο

Διαβάστε περισσότερα

ΗΥ 232 Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών. Διάλεξη 13. Διακλαδώσεις. Νίκος Μπέλλας Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ

ΗΥ 232 Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών. Διάλεξη 13. Διακλαδώσεις. Νίκος Μπέλλας Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ ΗΥ 232 Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Διάλεξη 13 Διακλαδώσεις Νίκος Μπέλλας Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ Η μέχρι τώρα μικρο-αρχιτεκτονική (Eντολές Διακλάδωσης) Η μικρο-αρχιτεκτονική

Διαβάστε περισσότερα

Κάθε functional unit χρησιμοποιείται μια φορά σε κάθε κύκλο: ανάγκη για πολλαπλό hardware = κόστος υλοποίησης!

Κάθε functional unit χρησιμοποιείται μια φορά σε κάθε κύκλο: ανάγκη για πολλαπλό hardware = κόστος υλοποίησης! Single-cyle υλοποίηση: Διάρκεια κύκλου ίση με τη μεγαλύτερη εντολή-worst case delay (εδώ η lw) = χαμηλή απόδοση! Αντιβαίνει με αρχή: Κάνε την πιο απλή περίπτωση γρήγορη (ίσως και εις βάρος των πιο «σύνθετων»

Διαβάστε περισσότερα

ΕΠΛ221: Οργάνωση Υπολογιστών και Συμβολικός Προγραμματισμός. Κεφ. 4: Ο επεξεργαστής 1. Διάδρομος δεδομένων και μονάδα ελέγχου 2.

ΕΠΛ221: Οργάνωση Υπολογιστών και Συμβολικός Προγραμματισμός. Κεφ. 4: Ο επεξεργαστής 1. Διάδρομος δεδομένων και μονάδα ελέγχου 2. ΕΠΛ221: Οργάνωση Υπολογιστών και Συμβολικός Προγραμματισμός Κεφ. 4: Ο επεξεργαστής 1. Διάδρομος δεδομένων και μονάδα ελέγχου 2. Pipelining (Αν υπάρχει χρόνος) Θα ξαναπάμε πίσω στο Κεφ.3αργότερα. ΕΠΛ 221--

Διαβάστε περισσότερα

Διοχέτευση (Pipeline)

Διοχέτευση (Pipeline) ΗΥ 232 Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Διάλεξη Διοχέτευση (ipeline) Νίκος Μπέλλας Τμήμα Μηχανικών Η/Υ, Τηλεπικοινωνιών και Δικτύων Θέματα Απόδοσης Αν και απλή, η υλοποίηση ενός κύκλου ρολογιού είναι

Διαβάστε περισσότερα

2 η Ενδιάμεση Εξέταση Λύσεις/Απαντήσεις

2 η Ενδιάμεση Εξέταση Λύσεις/Απαντήσεις ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών (ΗΜΜΥ) HMMY 212 Οργάνωση Η/Υ και Μικροεπεξεργαστές Εαρινό Εξάμηνο, 2007 2 η Ενδιάμεση Εξέταση Λύσεις/Απαντήσεις Άσκηση 1: Διασωλήνωση

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Οργάνωση επεξεργαστή Διδάσκων: Επίκουρος Καθηγητής Αριστείδης Ευθυμίου Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Οργάνωση επεξεργαστή Διδάσκων: Επίκουρος Καθηγητής Αριστείδης Ευθυμίου Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε

Διαβάστε περισσότερα

Υ- 01 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Υπόβαθρο: Διοχέτευση

Υ- 01 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Υπόβαθρο: Διοχέτευση Υ- 01 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Υπόβαθρο: Διοχέτευση Αρης Ευθυμίου Το σημερινό μάθημα Υπόβαθρο: Διοχέτευση (Pipelining) Βασική οργάνωση Δομικοί κίνδυνοι Κίνδυνοι δεδομένων (hazards): RAW, WAR, WAW Stall

Διαβάστε περισσότερα

Pipelined Datapath, Hazards and Forwarding

Pipelined Datapath, Hazards and Forwarding Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών - Μηχανικών Υπολογιστών Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Νεκτάριος Κοζύρης Pipelined Datapath, Hazards and Forwarding Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό

Διαβάστε περισσότερα

Pipeline: Ένα παράδειγµα από.τη καθηµερινή ζωή. 30 min κάθε «φάση»

Pipeline: Ένα παράδειγµα από.τη καθηµερινή ζωή. 30 min κάθε «φάση» Pipeline: Ένα παράδειγµα από.τη καθηµερινή ζωή 1. Πλυντήριο 2. Στεγνωτήριο 3. ίπλωµα 4. αποθήκευση Time Task order A B C D 6 PM 7 8 9 10 11 12 1 2 AM Σειριακή προσέγγιση για 4 φορτία =8h 30 min κάθε «φάση»

Διαβάστε περισσότερα

Σύγχρονες Αρχιτεκτονικές Υπολογιστών

Σύγχρονες Αρχιτεκτονικές Υπολογιστών ΧΑΡΟΚΟΠΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ & ΤΗΛΕΜΑΤΙΚΗΣ Σύγχρονες Αρχιτεκτονικές Υπολογιστών ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΟ ΕΤΟΣ 2014-2015 Αρχιτεκτονική Συνόλου Εντολών (Instruction Set Architecture-ISA) 1 Ένας υπολογιστής

Διαβάστε περισσότερα

Οργάνωση Υπολογιστών

Οργάνωση Υπολογιστών Οργάνωση Υπολογιστών Επιμέλεια: Γεώργιος Θεοδωρίδης, Επίκουρος Καθηγητής Ανδρέας Εμερετλής, Υποψήφιος Διδάκτορας Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών 1 Άδειες Χρήσης Το παρόν υλικό

Διαβάστε περισσότερα

ΗΥ 232 Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών. Διάλεξη 3 Εντολές του MIPS (2)

ΗΥ 232 Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών. Διάλεξη 3 Εντολές του MIPS (2) ΗΥ 232 Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Διάλεξη 3 Εντολές του MIPS (2) Νίκος Μπέλλας Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Y Παράδειγμα (συνέχεια από προηγ. διάλεξη) $s3 = &A[0] = 0x0001080 &A[8]

Διαβάστε περισσότερα

Κάθε functional unit χρησιµοποιείται µια φορά σε κάθε κύκλο: ανάγκη για πολλαπλό hardware = κόστος υλοποίησης!

Κάθε functional unit χρησιµοποιείται µια φορά σε κάθε κύκλο: ανάγκη για πολλαπλό hardware = κόστος υλοποίησης! Single-cyle υλοποίηση: ιάρκεια κύκλου ίση µε τη µεγαλύτερη εντολή-worst case delay (εδώ η lw) = χαµηλή απόδοση! Αντιβαίνει µε αρχή: Κάνε την πιο απλή περίπτωση γρήγορη (ίσως και εις βάρος των πιο «σύνθετων»

Διαβάστε περισσότερα

ΜΥΥ- 402 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Φροντιστήριο: MIPS assembly

ΜΥΥ- 402 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Φροντιστήριο: MIPS assembly ΜΥΥ- 402 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Φροντιστήριο: MIPS assembly Αρης Ευθυμίου Το σημερινό μάθημα! Σύνταξη εντολών! Θέματα σχετικά με τη προσπέλαση, οργάνωση μνήμης διευθύνση για κάθε byte διευθύνσεις λέξεων

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Οργάνωση επεξεργαστή Διδάσκων: Επίκουρος Καθηγητής Αριστείδης Ευθυμίου Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε

Διαβάστε περισσότερα

Το ολοκληρωμένο κύκλωμα μιας ΚΜΕ. «Φέτα» ημιαγωγών (wafer) από τη διαδικασία παραγωγής ΚΜΕ

Το ολοκληρωμένο κύκλωμα μιας ΚΜΕ. «Φέτα» ημιαγωγών (wafer) από τη διαδικασία παραγωγής ΚΜΕ Το ολοκληρωμένο κύκλωμα μιας ΚΜΕ Η Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (Central Processing Unit -CPU) ή απλούστερα επεξεργαστής αποτελεί το μέρος του υλικού που εκτελεί τις εντολές ενός προγράμματος υπολογιστή

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστήριο 3 ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΚΜΕ. Εισαγωγή

Εργαστήριο 3 ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΚΜΕ. Εισαγωγή Εισαγωγή Εργαστήριο 3 ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΚΜΕ Σκοπός του εργαστηρίου είναι να γνωρίσουµε την εσωτερική δοµή και αρχιτεκτονική της κεντρικής µονάδας επεξεργασίας, να κατανοήσουµε τον τρόπο µε τον οποίο λειτουργεί

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Αρχιτεκτονική υπολογιστών 1 Ελληνική Δημοκρατία Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Ηπείρου Αρχιτεκτονική υπολογιστών Ενότητα 11-12 : Δομή και Λειτουργία της CPU Ευάγγελος Καρβούνης Παρασκευή, 22/01/2016 2 Οργάνωση της CPU Η CPU πρέπει:

Διαβάστε περισσότερα

Άσκηση IF ID EX MEM WB α. 300ps 400ps 350ps 500ps 100ps β. 200ps 150ps 120ps 190ps 140ps

Άσκηση IF ID EX MEM WB α. 300ps 400ps 350ps 500ps 100ps β. 200ps 150ps 120ps 190ps 140ps Άσκηση 4.12 Στην άσκηση αυτή, εξετάζουµε την επίδραση της διοχέτευσης στο χρόνο κύκλου ρολογιού του επεξεργαστή. Τα προβλήµατα αυτής της άσκησης θεωρούν ότι τα µεµονωµένα στάδια της διαδροµής δεδοµένων

Διαβάστε περισσότερα

Συστήματα σε Ολοκληρωμένα Κυκλώματα

Συστήματα σε Ολοκληρωμένα Κυκλώματα Συστήματα σε Ολοκληρωμένα Κυκλώματα Κεφάλαιο 4: Αρχιτεκτονική των Embedded Μικροεπεξεργαστών Διδάσκων: Καθηγητής Οδυσσέας Κουφοπαύλου Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών ΕΙΣΑΓΩΓΗ Παρουσιάζεται

Διαβάστε περισσότερα

Υλοποίηση Mικροεπεξεργαστή MIPS -16

Υλοποίηση Mικροεπεξεργαστή MIPS -16 Υλοποίηση Mικροεπεξεργαστή MIPS -16 Διάδρομος Δεδομένων και Μονάδα Ελέγχου 1 Περίληψη Μνήμη RAM Εκτέλεση εντολών με πολλαπλούς κύκλους Σχεδιασμός Διαδρόμου Δεδομένων (Data Path) Καταχωρητής Εντολών (Instruction

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 4: Pipelining 75

Κεφάλαιο 4: Pipelining 75 Κεφάλαιο 4: Pipelining 75 4. Pipelining Το pipelining (στα ελληνικά ορισμένες φορές καλείται σωλήνωση αλλά θα αποφύγουμε τη χρήση αυτού του όρου εδώ) είναι η λειτουργία κατά την οποία η εκτέλεση μιας διαδικασίας

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 6 Βελτίωση Απόδοσης με Διασωλήνωση (Enhancing Performance with Pipelining)

Κεφάλαιο 6 Βελτίωση Απόδοσης με Διασωλήνωση (Enhancing Performance with Pipelining) Κεφάλαιο 6 Βελτίωση Απόδοσης με Διασωλήνωση (Enhancing Performance with Pipelining) 1 Διασωλήνωση (Pipelining) Διασωληνώση: επικαλυπτόμενη εκτέλεση πολλαπλών εντολών σε ένα κύκλο του ρολογιού, όπως σε

Διαβάστε περισσότερα

ΕΠΛ221: Οργάνωση Υπολογιστών και Συμβολικός Προγραμματισμός Κεφ. 4: O επεξεργαστής Σύστημα Διασωλήνωσης (Pipelining)

ΕΠΛ221: Οργάνωση Υπολογιστών και Συμβολικός Προγραμματισμός Κεφ. 4: O επεξεργαστής Σύστημα Διασωλήνωσης (Pipelining) ΕΠΛ221: Οργάνωση Υπολογιστών και Συμβολικός Προγραμματισμός Κεφ. 4: O επεξεργαστής Σύστημα Διασωλήνωσης (Pipelining) 1 ιασωλήνωση 2 Διασωλήνωση και Παραλληλισμός (Parallelism) Διασωλήνωση (Pipelining):

Διαβάστε περισσότερα

-Επεξεργαστής: datapath (δίοδος δεδοµένων) (1) και control (2) -Μνήµη (3) -Συσκευές Εισόδου (4), Εξόδου (5) (Μεγάλη ποικιλία!!)

-Επεξεργαστής: datapath (δίοδος δεδοµένων) (1) και control (2) -Μνήµη (3) -Συσκευές Εισόδου (4), Εξόδου (5) (Μεγάλη ποικιλία!!) Οργάνωση Υπολογιστών 5 συστατικά στοιχεία -Επεξεργαστής: datapath (δίοδος δεδοµένων) (1) και control (2) -Μνήµη (3) -Συσκευές Εισόδου (4), Εξόδου (5) (Μεγάλη ποικιλία!!) Συσκευές γρήγορες π.χ. κάρτες γραφικών,

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 3 Αρχιτεκτονική Ηλεκτρονικού Τμήματος (hardware) των Υπολογιστικών Συστημάτων ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Κεφάλαιο 3 Αρχιτεκτονική Ηλεκτρονικού Τμήματος (hardware) των Υπολογιστικών Συστημάτων ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Κεφάλαιο 3 Αρχιτεκτονική Ηλεκτρονικού Τμήματος (hardware) των Υπολογιστικών Συστημάτων ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1. Τι εννοούμε με τον όρο υπολογιστικό σύστημα και τι με τον όρο μικροϋπολογιστικό σύστημα; Υπολογιστικό

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών Ενότητα 3: Χειρισμός δεδομένων, 2ΔΩ Τμήμα: Αγροτικής Οικονομίας & Ανάπτυξης Διδάσκων: Θεόδωρος Τσιλιγκιρίδης Μαθησιακοί Στόχοι Η Ενότητα 3 διαπραγματεύεται θέματα

Διαβάστε περισσότερα

; Τι περιέχεται στη συσκευασία ενός μικροεπεξεργαστή σήμερα;

; Τι περιέχεται στη συσκευασία ενός μικροεπεξεργαστή σήμερα; Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2016-17 Αρχιτεκτονικές Συνόλου Εντολών (Instruction Set Architectures - ISA) http://mixstef.github.io/courses/comparch/ Μ.Στεφανιδάκης Τι

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονικές Συνόλου Εντολών

Αρχιτεκτονικές Συνόλου Εντολών Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2016-17 Αρχιτεκτονικές Συνόλου Εντολών (Instruction Set Architectures - ISA) http://mixstef.github.io/courses/comparch/ Μ.Στεφανιδάκης Ο

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ενότητα 6: Διασωλήνωση Δρ. Μηνάς Δασυγένης mdasyg@ieee.org Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων και Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών http://arch.icte.uowm.gr/mdasyg

Διαβάστε περισσότερα

ΠΛΕ- 027 Μικροεπεξεργαστές 8ο μάθημα: Παραλληλία επιπέδου εντολής

ΠΛΕ- 027 Μικροεπεξεργαστές 8ο μάθημα: Παραλληλία επιπέδου εντολής ΠΛΕ- 027 Μικροεπεξεργαστές 8ο μάθημα: Παραλληλία επιπέδου εντολής Αρης Ευθυμίου Ταχύτερη εκτέλεση Με τις τεχνικές που είδαμε στα προηγούμενα μαθήματα μπορούμε να εκτελέσουμε (με επικάλυψη) περίπου 1 εντολή

Διαβάστε περισσότερα

; Γιατί είναι ταχύτερη η λήψη και αποκωδικοποίηση των εντολών σταθερού μήκους;

; Γιατί είναι ταχύτερη η λήψη και αποκωδικοποίηση των εντολών σταθερού μήκους; Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2015-16 Αρχιτεκτονικές Συνόλου Εντολών (ΙΙ) (Δομή Εντολών και Παραδείγματα) http://di.ionio.gr/~mistral/tp/comparch/ Μ.Στεφανιδάκης Αρχιτεκτονική

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονικές Συνόλου Εντολών (ΙΙ)

Αρχιτεκτονικές Συνόλου Εντολών (ΙΙ) Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2016-17 Αρχιτεκτονικές Συνόλου Εντολών (ΙΙ) (Δομή Εντολών και Παραδείγματα) http://mixstef.github.io/courses/comparch/ Μ.Στεφανιδάκης Αρχιτεκτονική

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική Επεξεργαστών Ψ.Ε.Σ

Αρχιτεκτονική Επεξεργαστών Ψ.Ε.Σ ΕΣ 08 Επεξεργαστές Ψηφιακών Σηµάτων Αρχιτεκτονική Επεξεργαστών Ψ.Ε.Σ Βιβλιογραφία Ενότητας Kehtarnavaz [2005]: Chapter 3 Kuo [2005]: Chapters 1 & 4-5 Lapsley [2002]: Chapter 4 Hayes [2000]: Κεφάλαιo 8

Διαβάστε περισσότερα

5.1 Εισαγωγή. Μια προεπισκόπηση της υλοποίησης

5.1 Εισαγωγή. Μια προεπισκόπηση της υλοποίησης 1 5.1 Εισαγωγή Η απόδοση µιας αρχιτεκτονικής καθορίζεται µε βάση τρεις παράγοντες: τον αριθµό εκτελού- µενων εντολών, το χρόνο κύκλου µηχανής, και τον αριθµό κύκλων ανά εντολή (CPI). Ο µεταγλωττιστής και

Διαβάστε περισσότερα

Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Απόδοση ΚΜΕ. (Μέτρηση και τεχνικές βελτίωσης απόδοσης)

Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Απόδοση ΚΜΕ. (Μέτρηση και τεχνικές βελτίωσης απόδοσης) Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2016-17 Απόδοση ΚΜΕ (Μέτρηση και τεχνικές βελτίωσης απόδοσης) http://mixstef.github.io/courses/comparch/ Μ.Στεφανιδάκης Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας

Διαβάστε περισσότερα

ΠΛΕ- 027 Μικροεπεξεργαστές 7ο μάθημα: Αρχιτεκτονική πυρήνα: Πρόβλεψη διακλάδωσης, Εξαιρέσεις

ΠΛΕ- 027 Μικροεπεξεργαστές 7ο μάθημα: Αρχιτεκτονική πυρήνα: Πρόβλεψη διακλάδωσης, Εξαιρέσεις ΠΛΕ- 027 Μικροεπεξεργαστές 7ο μάθημα: Αρχιτεκτονική πυρήνα: Πρόβλεψη διακλάδωσης, Εξαιρέσεις Αρης Ευθυμίου Κόστος διακλαδώσεων Οι διακλαδώσεις έχουν σχετικά μεγάλο κόστος χρόνου Τουλάχιστον ένας κύκλος

Διαβάστε περισσότερα

Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας

Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας Τµήµα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Υπολογιστών Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Άσκηση 1: Λυµένες Ασκήσεις Έστω ένας επεξεργαστής, στον οποίο ένα πρόγραµµα ολοκληρώνει την εκτέλεσή

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Χειρισµός εδοµένων

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Χειρισµός εδοµένων ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Χειρισµός εδοµένων 2.1 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2.1 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2.2 Γλώσσα Μηχανής 2.3 Εκτέλεση προγράµµατος 2.4 Αριθµητικές και λογικές εντολές 2.5 Επικοινωνία µε άλλες συσκευές

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική Eckert-von Neumann. Πως λειτουργεί η ΚΜΕ; Κεντρική μονάδα επεξεργασίας [3] ΕΠΛ 031: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟ

Αρχιτεκτονική Eckert-von Neumann. Πως λειτουργεί η ΚΜΕ; Κεντρική μονάδα επεξεργασίας [3] ΕΠΛ 031: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟ Αρχιτεκτονική Eckert-von Neumann εισόδου μεταφορά δεδομένων από έξω προς τον Η/Υ εξόδου μεταφορά δεδομένων από τον Η/Υ προς τα έξω ΕΠΛ 031: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΟΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟ Κύκλος Μηχανής κεντρικός έλεγχος/πράξεις

Διαβάστε περισσότερα

Τελική Εξέταση, Απαντήσεις/Λύσεις

Τελική Εξέταση, Απαντήσεις/Λύσεις ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών (ΗΜΜΥ) HMΜY 212 Οργάνωση Η/Υ και Μικροεπεξεργαστές Εαρινό Εξάμηνο, 2007 Τελική Εξέταση, Απαντήσεις/Λύσεις Άσκηση 1: Assembly για

Διαβάστε περισσότερα

Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας Τμήμα Μηχανικών Η/Υ, Τηλεπικοινωνιών και Δικτύων

Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας Τμήμα Μηχανικών Η/Υ, Τηλεπικοινωνιών και Δικτύων Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας Τμήμα Μηχανικών Η/Υ, Τηλεπικοινωνιών και Δικτύων Οργάνωση Η/Υ Ενότητα 4η: Μονάδα Ελέγχου Απλού Κύκλου Μηχανής Άσκηση 1: Θεωρήστε τη μονάδα επεξεργασίας δεδομένων της απλοποιημένης

Διαβάστε περισσότερα

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ www.cslab.ece.ntua.gr ΠΡΟΗΓΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Χειρισμός Δεδομένων

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Χειρισμός Δεδομένων ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Χειρισμός Δεδομένων 2.1 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2.2 Γλώσσα Μηχανής 2.3 Εκτέλεση προγράμματος 2.4 Αριθμητικές και λογικές εντολές 2.5 Επικοινωνία με άλλες συσκευές 2.6 Άλλες αρχιτεκτονικές

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Αρχιτεκτονική υπολογιστών 1 Ελληνική Δημοκρατία Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Ηπείρου Αρχιτεκτονική υπολογιστών Ενότητα 3 : Μια άποψη του κορυφαίου επιπέδου λειτουργίας και διασύνδεσης του υπολογιστή Καρβούνης Ευάγγελος Η έννοια

Διαβάστε περισσότερα

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2015

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2015 ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2015 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ (Ι) ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΣΧΟΛΩΝ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Μάθημα : Μικροϋπολογιστές

Διαβάστε περισσότερα

ΕΙΔΙΚΟΤΗΤΑ: ΤΕΧΝΙΚΟΣ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

ΕΙΔΙΚΟΤΗΤΑ: ΤΕΧΝΙΚΟΣ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΕΙΔΙΚΟΤΗΤΑ: ΤΕΧΝΙΚΟΣ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ (Τμήματα Υπολογιστή) ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΗΣ:ΠΟΖΟΥΚΙΔΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΤΜΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΥ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΗ Κάθε ηλεκτρονικός υπολογιστής αποτελείται

Διαβάστε περισσότερα

Οργάνωση Υπολογιστών ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ. Εργαστήριο 10: Επίδοση Επεξεργαστών, CPI. Μανόλης Γ.Η. Κατεβαίνης

Οργάνωση Υπολογιστών ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ. Εργαστήριο 10: Επίδοση Επεξεργαστών, CPI. Μανόλης Γ.Η. Κατεβαίνης ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Οργάνωση Υπολογιστών Εργαστήριο 10: Επίδοση Επεξεργαστών, CPI Μανόλης Γ.Η. Κατεβαίνης Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται

Διαβάστε περισσότερα

Οργάνωση επεξεργαστή (2 ο μέρος) ΜΥΥ-106 Εισαγωγή στους Η/Υ και στην Πληροφορική

Οργάνωση επεξεργαστή (2 ο μέρος) ΜΥΥ-106 Εισαγωγή στους Η/Υ και στην Πληροφορική Οργάνωση επεξεργαστή (2 ο μέρος) ΜΥΥ-106 Εισαγωγή στους Η/Υ και στην Πληροφορική Ταχύτητα εκτέλεσης Χρόνος εκτέλεσης = (αριθμός εντολών που εκτελούνται) Τί έχει σημασία: Χ (χρόνος εκτέλεσης εντολής) Αριθμός

Διαβάστε περισσότερα

Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (ΚΜΕ) Τμήματα ΚΜΕ (CPU) Ένα τυπικό υπολογιστικό σύστημα σήμερα. Οργάνωση Υπολογιστών (Ι)

Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (ΚΜΕ) Τμήματα ΚΜΕ (CPU) Ένα τυπικό υπολογιστικό σύστημα σήμερα. Οργάνωση Υπολογιστών (Ι) Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών 2015-16 Οργάνωση Υπολογιστών (Ι) (η κεντρική μονάδα επεξεργασίας) http://di.ionio.gr/~mistral/tp/csintro/ Μ.Στεφανιδάκης Ένα

Διαβάστε περισσότερα

Έχοντας κατανοήσει την ύλη του 1ου μαθήματος ( Εισαγωγή στην Αρχιτεκτονική Η/Υ ) θα πρέπει να μπορείτε να απαντήσετε στις παρακάτω ερωτήσεις:

Έχοντας κατανοήσει την ύλη του 1ου μαθήματος ( Εισαγωγή στην Αρχιτεκτονική Η/Υ ) θα πρέπει να μπορείτε να απαντήσετε στις παρακάτω ερωτήσεις: Ερωτήσεις αυτοαξιολόγησης 1 ου μαθήματος Έχοντας κατανοήσει την ύλη του 1ου μαθήματος ( Εισαγωγή στην Αρχιτεκτονική Η/Υ ) θα πρέπει να μπορείτε να απαντήσετε στις παρακάτω ερωτήσεις: 1. Ποια η σχέση της

Διαβάστε περισσότερα

3. Πρόσθεση Πολλαπλασιασμός 4. Πρόσθεση στο πρότυπο ΙΕΕΕ Πολλαπλασιασμός στο πρότυπο ΙΕΕΕ

3. Πρόσθεση Πολλαπλασιασμός 4. Πρόσθεση στο πρότυπο ΙΕΕΕ Πολλαπλασιασμός στο πρότυπο ΙΕΕΕ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ MHXANIKOI Η/Υ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΕΠΙΠΕ Ο ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΛΟΓΙΚΗΣ - ΙΙ Γ. Τσιατούχας 3 ο Κεφάλαιο 1. Γενική δομή CPU ιάρθρωση 2. Αριθμητική και λογική μονάδα 3. Πρόσθεση Πολλαπλασιασμός

Διαβάστε περισσότερα

ΠΛΕ- 074 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2

ΠΛΕ- 074 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2 ΠΛΕ- 074 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2 6ο μάθημα: χρονοπρογραμματισμός, αλγόριθμος Tomasulo, εικασία Αρης Ευθυμίου Πηγές διαφανειών: συνοδευτικές διαφάνειες αγγλικης εκδοσης του βιβλιου InstrucDon- Level

Διαβάστε περισσότερα

i Throughput: Ο ρυθμός ολοκλήρωσης έργου σε συγκεκριμένο χρόνο

i Throughput: Ο ρυθμός ολοκλήρωσης έργου σε συγκεκριμένο χρόνο Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 6-7 Απόδοση ΚΜΕ (Μέτρηση και τεχνικές βελτίωσης απόδοσης) http://mixstef.github.io/courses/comparch/ Μ.Στεφανιδάκης Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας

Διαβάστε περισσότερα

Ενσωµατωµένα Υπολογιστικά Συστήµατα (Embedded Computer Systems)

Ενσωµατωµένα Υπολογιστικά Συστήµατα (Embedded Computer Systems) Ενσωµατωµένα Υπολογιστικά Συστήµατα (Embedded Computer Systems) Μαθηµα 2 ηµήτρης Λιούπης 1 Intel SA-1110 µc StrongARM core. System-on-Chip. Εξέλιξη των SA-110 και SA-1100. 2 ARM cores ARM: IP (intellectual

Διαβάστε περισσότερα

Οργάνωση Υπολογιστών (Ι)

Οργάνωση Υπολογιστών (Ι) Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών 2014-15 Οργάνωση Υπολογιστών (Ι) (η κεντρική μονάδα επεξεργασίας) http://di.ionio.gr/~mistral/tp/csintro/ Μ.Στεφανιδάκης Ένα

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ενότητα 5: Datapath x86. Παράδειγμα λειτουργίας υποθετικής αρχιτεκτονικής TOY86 Δρ. Μηνάς Δασυγένης mdasyg@ieee.org Εργαστήριο Ψηφιακών

Διαβάστε περισσότερα

Ας ξεκινήσουμε. Macro-instructions. (Assembly level) Micro-instructions Main memory. (micro-code)

Ας ξεκινήσουμε. Macro-instructions. (Assembly level) Micro-instructions Main memory. (micro-code) Ας ξεκινήσουμε Τι χρειαζόμαστε για να υλοποιήσουμε έναν επεξεργαστή? Macro-instructions ALU (Assembly level) Register File Micro-instructions Main memory (micro-code) Control signals and microcode (control

Διαβάστε περισσότερα

Εισαγωγή. Σύνοψη βασικών εννοιών, 5-stage pipeline, επεκτάσεις για λειτουργίες πολλαπλών κύκλων

Εισαγωγή. Σύνοψη βασικών εννοιών, 5-stage pipeline, επεκτάσεις για λειτουργίες πολλαπλών κύκλων Εισαγωγή Σύνοψη βασικών εννοιών, 5-stage pipeline, επεκτάσεις για λειτουργίες πολλαπλών κύκλων 1 Παράγοντες που επηρεάζουν την επίδοση της CPU CPU time = Seconds = Instructions Cycles Seconds --------------

Διαβάστε περισσότερα

Τμήμα Λογιστικής. Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές. Μάθημα 8. 1 Στέργιος Παλαμάς

Τμήμα Λογιστικής. Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές. Μάθημα 8. 1 Στέργιος Παλαμάς ΤΕΙ Ηπείρου Παράρτημα Πρέβεζας Τμήμα Λογιστικής Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές Μάθημα 8 Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας και Μνήμη 1 Αρχιτεκτονική του Ηλεκτρονικού Υπολογιστή Μονάδες Εισόδου Κεντρική

Διαβάστε περισσότερα

Στοιχεία αρχιτεκτονικής μικροεπεξεργαστή

Στοιχεία αρχιτεκτονικής μικροεπεξεργαστή Στοιχεία αρχιτεκτονικής μικροεπεξεργαστή Αριθμός bit δίαυλου δεδομένων (Data Bus) Αριθμός bit δίαυλου διευθύνσεων (Address Bus) Μέγιστη συχνότητα λειτουργίας (Clock Frequency) Τύποι εντολών Αριθμητική

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ενότητα 7: Αποκωδικοποίηση Εντολής x86 Δρ. Μηνάς Δασυγένης mdasyg@ieee.org Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων και Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών

Διαβάστε περισσότερα

(Ιούνιος 2001 ΤΕΕ Ηµερήσιο) Σε κάθε µία από τις παρακάτω περιπτώσεις, να

(Ιούνιος 2001 ΤΕΕ Ηµερήσιο) Σε κάθε µία από τις παρακάτω περιπτώσεις, να Κεεφάάλλααι ιοο:: 3Β ο Τίττλλοοςς Κεεφααλλααί ίοουυ: : Αρχιτεκτονική Ηλ/κου Τµήµατος των Υπολ. Συστηµάτων (Ιούνιος 2001 ΤΕΕ Ηµερήσιο) Σε κάθε µία από τις παρακάτω περιπτώσεις, να αναφέρετε τις τιµές των

Διαβάστε περισσότερα

Σελίδα 1 από 12. Απαντήσεις στο φυλλάδιο 55. Ερώτηση 1 η : Ένα υπολογιστικό σύστηµα αποτελείται από:

Σελίδα 1 από 12. Απαντήσεις στο φυλλάδιο 55. Ερώτηση 1 η : Ένα υπολογιστικό σύστηµα αποτελείται από: Σελίδα 1 από 12 Απαντήσεις στο φυλλάδιο 55 Ερώτηση 1 η : Ένα υπολογιστικό σύστηµα αποτελείται από: (α) Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας. (β) Κύρια Μνήµη. (γ) Μονάδες εισόδου. (δ) Μονάδες εξόδου. (ε) Βοηθητική

Διαβάστε περισσότερα

Υ- 01 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Back- end: χρονοπρογραμματισμός, εντολές προσπέλασης μνήμης

Υ- 01 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Back- end: χρονοπρογραμματισμός, εντολές προσπέλασης μνήμης Υ- 01 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Back- end: χρονοπρογραμματισμός, εντολές προσπέλασης μνήμης Αρης Ευθυμίου Το σημερινό μάθημα Execu9on scheduling wake- up and select specula9ve wake- up Εκτέλεση εντολών

Διαβάστε περισσότερα

LANGUAGE OF THE MACHINE. TEI Κρήτης, Τμ. ΕΠΠ, Αρχιτεκτονική Υπολογιστών. Οργάνωση Υπολογιστή. Τυπική οργάνωση υπολογιστή

LANGUAGE OF THE MACHINE. TEI Κρήτης, Τμ. ΕΠΠ, Αρχιτεκτονική Υπολογιστών. Οργάνωση Υπολογιστή. Τυπική οργάνωση υπολογιστή INSTRUCTIONS LANGUAGE OF THE MACHINE Οργάνωση Υπολογιστή Τυπική οργάνωση υπολογιστή 1 Εκτέλεση προγραμμάτων σε υπολογιστή INSTRUCTION SET Οι λέξεις στη γλώσσα μηχανής ονομάζονται εντολές (instructions)

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ενότητα 6: Διασωλήνωση Δρ. Μηνάς Δασυγένης mdasyg@ieee.org Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων και Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών http://arch.icte.uowm.gr/mdasyg

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Αρχιτεκτονικό σύνολο εντολών Διδάσκων: Επίκουρος Καθηγητής Αριστείδης Ευθυμίου Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται

Διαβάστε περισσότερα

Υ- 07 Παράλληλα Συστήματα Αρχιτεκτονική σύγχρονων πυρήνων επεξεργαστών

Υ- 07 Παράλληλα Συστήματα Αρχιτεκτονική σύγχρονων πυρήνων επεξεργαστών Υ- 07 Παράλληλα Συστήματα Αρχιτεκτονική σύγχρονων πυρήνων επεξεργαστών Αρης Ευθυμίου Διαδικαστικά Ιστοσελίδα μαθήματος: h:p://www.cs.uoi.gr/~plmy07/ Διαφάνειες μαθημάτων, κτλ 2 Γρήγορη εκτέλεση σειριακού

Διαβάστε περισσότερα

8.1 Θεωρητική εισαγωγή

8.1 Θεωρητική εισαγωγή ΨΗΦΙΑΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 8 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΝΗΜΗΣ ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΕΣ Σκοπός: Η µελέτη της λειτουργίας των καταχωρητών. Θα υλοποιηθεί ένας απλός στατικός καταχωρητής 4-bit µε Flip-Flop τύπου D και θα µελετηθεί

Διαβάστε περισσότερα

Υ- 01 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Υπερβαθμωτοι επεξεργαστές

Υ- 01 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Υπερβαθμωτοι επεξεργαστές Υ- 01 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Υπερβαθμωτοι επεξεργαστές Αρης Ευθυμίου Το σημερινό μάθημα Υπερβαθμωτοί επεξεργαστές (superscalar) Εκτέλεση σε σειρά Εκτέλεση εκτός σειράς Alpha 21164 Scoreboard Μετονομασία

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ HARDWARE ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ HARDWARE ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΨΗΦΙΑΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7ο ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ HARDWARE ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Γενικό διάγραμμα υπολογιστικού συστήματος Γενικό διάγραμμα υπολογιστικού συστήματος - Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας ονομάζουμε

Διαβάστε περισσότερα

Ενότητα 4. Εισαγωγή στην Πληροφορική. Αναπαράσταση δεδοµένων. Αναπαράσταση πληροφορίας. υαδικοί αριθµοί. Χειµερινό Εξάµηνο 2006-07

Ενότητα 4. Εισαγωγή στην Πληροφορική. Αναπαράσταση δεδοµένων. Αναπαράσταση πληροφορίας. υαδικοί αριθµοί. Χειµερινό Εξάµηνο 2006-07 Ενότητα 4 Εισαγωγή στην Πληροφορική Κεφάλαιο 4Α: Αναπαράσταση πληροφορίας Κεφάλαιο 4Β: Επεξεργαστές που χρησιµοποιούνται σε PCs Χειµερινό Εξάµηνο 2006-07 ρ. Παναγιώτης Χατζηδούκας (Π..407/80) Εισαγωγή

Διαβάστε περισσότερα

Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας Τµήµα Μηχανικών Η/Υ, Τηλεπικοινωνιών και ικτύων

Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας Τµήµα Μηχανικών Η/Υ, Τηλεπικοινωνιών και ικτύων Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας Τµήµα Μηχανικών Η/Υ, Τηλεπικοινωνιών και ικτύων Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Εργασία Εξαµήνου: Προσοµοίωση ARM σε επίπεδο VHDL/Verilog 1. Μελέτη συνόλου εντολών και αρχιτεκτονικής ARM

Διαβάστε περισσότερα

Παραλληλισµός Εντολών (Pipelining)

Παραλληλισµός Εντολών (Pipelining) ΕΣ 08 Επεξεργαστές Ψηφιακών Σηµάτων Παραλληλισµός Εντολών (Pipelining) Τµήµα Επιστήµη και Τεχνολογίας Τηλεπικοινωνιών Πανεπιστήµιο Πελοποννήσου Βιβλιογραφία Ενότητας Kuo [2005]: Chapter 3: Section 3.4,

Διαβάστε περισσότερα

Τρόποι Διευθυνσιοδότησης

Τρόποι Διευθυνσιοδότησης Τρόποι Διευθυνσιοδότησης στους Μικροεπεξεργαστές MIPS-32 (Διάλεξη 2) 1 Τρόποι Διευθυνσιοδότησης Η διεύθυνση μνήμης μπορεί να δηλωθεί με 6 τρόπους : 1. Περιεχόμενο καταχωρητή: 2. Άμεση τιμή: 3. Άμεση τιμή

Διαβάστε περισσότερα

Μελέτη και σχεδίαση µιας υποτυπώδους κεντρικής µονάδας επεξεργασίας στα 32 µπιτ.

Μελέτη και σχεδίαση µιας υποτυπώδους κεντρικής µονάδας επεξεργασίας στα 32 µπιτ. ΤΕΙ ΚΡΗΤΗΣ / ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΧΑΝΙΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ Μελέτη και σχεδίαση µιας υποτυπώδους κεντρικής µονάδας επεξεργασίας στα 32 µπιτ mode mode(0) ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Εµµανουήλ Καπαρού Επιβλέπων : ρ Μηχ Νικόλαος

Διαβάστε περισσότερα

6. Ακολουθίες μικροεντολών 7. Συμβολισμός μικροεντολών (MAL)

6. Ακολουθίες μικροεντολών 7. Συμβολισμός μικροεντολών (MAL) ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ MHXAIKOI Η/Υ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΕΠΙΠΕ Ο ΜΙΚΡΟΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗΣ Ι Γ. Τσιατούχας 4 ο Κεφάλαιο ιάρθρωση 1. Μικροπρογραμματιζόμενη μονάδα ελέγχου. Διαδρομή δεδομένων 3. Χρονισμός διαδρομής

Διαβάστε περισσότερα

Βασικές Σχεδίασης Υπολογιστών Αριθμητική Μονάδα Επεξεργασίας Κεφάλαιο 10

Βασικές Σχεδίασης Υπολογιστών Αριθμητική Μονάδα Επεξεργασίας Κεφάλαιο 10 Βασικές Σχεδίασης Υπολογιστών Αριθμητική Μονάδα Επεξεργασίας Κεφάλαιο 10 Chapter 10 Part 1 1 Περιεχόμενο Εισαγωγή Παράδειγμα Διαδρομής Δεδομένων Αριθμητική Λογική Μονάδα (Arithmetic Logic Uit - ALU) Μονάδα

Διαβάστε περισσότερα

*Ένας υπολογιστής είναι στην πραγματικότητα ένα σύστημα πολλών μερών που συνεργάζονται μεταξύ τους.

*Ένας υπολογιστής είναι στην πραγματικότητα ένα σύστημα πολλών μερών που συνεργάζονται μεταξύ τους. Ένας υπολογιστής είναι στην πραγματικότητα ένα σύστημα πολλών μερών που συνεργάζονται μεταξύ τους. *Τα φυσικά μέρη που μπορούμε να δούμε και να αγγίξουμε ονομάζονται συνολικά υλικό (hardware). * * υπερυπολογιστές

Διαβάστε περισσότερα

Οργάνωση Υπολογιστών ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ. Ασκήσεις 5: Εντολές Συγκρίσεων και Μεταφοράς Ελέγχου. Μανόλης Γ.Η.

Οργάνωση Υπολογιστών ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ. Ασκήσεις 5: Εντολές Συγκρίσεων και Μεταφοράς Ελέγχου. Μανόλης Γ.Η. ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ Οργάνωση Υπολογιστών Ασκήσεις 5: Εντολές Συγκρίσεων και Μεταφοράς Ελέγχου Μανόλης Γ.Η. Κατεβαίνης Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστήριο ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΜΝΗΜΗΣ

Εργαστήριο ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΜΝΗΜΗΣ Εισαγωγή Εργαστήριο ΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΜΝΗΜΗΣ Σκοπός του εργαστηρίου είναι να κατανοήσουµε τους τρόπους προσπέλασης της µνήµης (µέθοδοι διευθυνσιοδότησης) σε ένα υπολογιστικό σύστηµα. Η Μνήµη 1 Ψηφιακή Λογική 4

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Τμήμα Μηχανικών Πληροφορικής & Τηλεπικοινωνιών Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Ενότητα 14: Σχεδιασμός μιας απλής CPU Δρ. Μηνάς Δασυγένης mdasyg@ieee.org Εργαστήριο Ψηφιακών Συστημάτων και Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών

Διαβάστε περισσότερα