Instruction-Level Parallelism and its Dynamic Exploitation. Μάθηµα 3ο Computer Architecture-A Quantitative Approach

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Instruction-Level Parallelism and its Dynamic Exploitation. Μάθηµα 3ο Computer Architecture-A Quantitative Approach"

Transcript

1 Instruction-Level Parallelism and its Dynamic Exploitation Μάθηµα 3ο Computer Architecture-A Quantitative Approach

2 Instruction-Level Parallelism (ILP) Επικάλυψη εντολών στοχεύοντας στην παράλληλη εκτέλεσή τους Στη συνέχεια θα αναφερθούµε σε Τεχνικές αύξησης του παραλληλισµού Dependencies-Hazards Dynamic-H/W approaches Static-Software techniques

3 Dependences Τα dependences είναι ιδιότητα ενός προγράµµατος. Το αν ένα dependence είναι αιτία ενός hazard και αν το hazard προκαλεί stall είναι θέµα της pipeline οργάνωσης Data dependence (RAW hazards) Μία εντολή χρειάζεται το αποτέλεσµα άλλης εντολής add r3,r2,r1 sub r4,r3,r5 sw 0(r1),r2 lw r5,10(r3) Name dependence (WAR, WAW hazards) ύο εντολές χρησιµοποιούν το ίδιο όνοµα αλλά δεν ανταλλάσσουν δεδοµένα add r3,r2,r1 sub r2,r4,r5 add r4,r1,r2 mult r4,r6,r7 Control dependence (control hazards) Μία εντολή ελέγχου καθορίζει αν µία εντολή εκτελείται beqz r3,location sub r2,r4,r5 add r4,r1,r2 bnez r9,loop

4 Dynamic Scheduling To H/W αναδιοργανώνει την εκτέλεση των εντολών µε στόχο τη µείωση των stalls διατηρώντας τη ροή των δεδοµένων και την συµπεριφορά των exceptions Πλεονεκτήµατα Μπορούµε να αντιµετωπίσουµε καταστάσεις όπου τα dependences δεν είναι γνωστά σε compile time. Απλοποιείται ο compiler Κώδικας που έχει µεταγλωττιστεί σε συγκεκριµένο pipeline µπορεί να τρέξει σε διαφορετικό pipeline

5 Instruction Execution Χωρίζουµετην αποκωδικοποίηση εντολών σε 2 στάδια Issue: Αποκωδικοποίηση, Έλεγχος structural hazards Read operands: Έλεγχος για data hazards, διάβασµα τελεστών Στάδιο αποκωδικοποίησης έχει ουρά εντολών Οι εντολές πριν εκτελεστούν πρέπει να εξασφαλιστεί ότι δεν υπάρχουν hazards In-order issue, out-of-order execution και completion

6 Tomasulo Approach Για ΙΒΜ 360/91 Πριν caches Πολύ λίγοι registers Control & buffers κατανεµηµένα µε Function Units (FU) FU buffers ονοµάζονται reservation stations ; Έχουν pending operands Registers σε εντολές αντικαθίστανται µε τιµές ή pointers στα reservation stations (RS): register renaming Αποφυγή WAR, WAW hazards Περισσότερα reservation stations από registers, έτσι optimizations που δεν µπορούν οι compilers Αποτελέσµατα σε FU από RS, όχι µέσω registers, πάνω σε Common Data Bus που στέλνει αποτελέσµατα προς FUs Load & Stores θεωρούνται ως FUs µε RSs επίσης Integer εντολές µπορούν να πάνε µετά τα branches, επιτρέποντας FP ops πέραν του basic block στην FP queue

7 Tomasulo Organization MIPS FP unit που χρησιµοποιεί τον Tomasulo αλγόριθµο

8 Reservation Station Components Op Operation to perform in the unit (e.g., + or -) Vj, Vk Value of Source operands Store buffers has V field, result to be stored Qj, Qk Reservation stations producing source registers (value to be written) Note: No ready flags as in Scoreboard; Qj,Qk=0 ready Store buffers only have Qi for RS producing result Busy Indicates reservation station or FU is busy Register result status είχνει ποιο functional unit γράφει κάθε register, αν υπάρχει ένα. Κενό όταν καµία εκκρεµούσα εντολή δε γράφει αυτόν τον register.

9 Τα 3 στάδια του αλγορίθµου Tomasulo 1. Issue get instruction from FP Op Queue Εάν το reservation station ελεύθερο (όχι structural hazard), control ξεκινά εντολή & στέλνει τα operands (renames registers) 2. Execution operate on operands (EX) Όταν όλα τα operands είναι έτοιµα εκτέλεση της εντολής, αν δεν είναι έτοιµα αναµονή στο Common Data Bus για δεδοµένα 3. Write result finish execution (WB) Αποστολή αποτελέσµατος στο Common Data Bus προς όλα τα units που περιµένουν. Το reservation station σηµειώνεται ως διαθέσιµο

10 Αποφυγή Register ως bottleneck Επισκόπηση: Tomasulo Αποφυγή WAR, WAW hazards του Scoreboard Επιτρέπει loop unrolling σε HW εν περιορίζεται σε basic blocks (εφόσον υπάρχει branch prediction) Lasting Contributions Dynamic scheduling Register renaming Load/Store disambiguation 360/91 descendants : PowerPC 604, 620; MIPS R10000; HP-PA 8000; Intel Pentium Pro

11 Dynamic Branch Prediction Performance = ƒ(accuracy, cost of misprediction) Branch History : Lower bits of PC address index table of 1-bit values είχνει εάν το branch εκτελέστηκε την τελευταία φορά εν υπάρχει address check Πρόβληµα : σε ένα loop, ένα 2-bit BHT θα προκαλέσει δύο µη σωστές προβλέψεις (avg : 9 επαναλήψεις πριν την έξοδο): Στο τέλος του loop, όταν βγαίνει αντί να συνεχίσει την επανάληψη όπως προηγουµένως Στην πρώτη φορά στο loop, στην επόµενη εκτέλεση, όταν προβλέπει έξοδο αντί επανάληψη.

12 Dynamic Branch Prediction Λύση : σχήµα 2-bit όπου αλλάζει η πρόβλεψη µόνο µετά από δύο αποτυχηµένες προβλέψεις

13 Ακρίβεια του BHT Μη σωστή πρόβλεψη εξαιτίας : Λανθασµένης υπόθεσης για το branch αυτό Λήψη branch history άλλου branch από το table Για 4096 entry table η µη σωστή πρόβλεψη κυµαίνεται από 1% (nasa7, tomcatv) ως 18% (eqntott), µε το spice στο 9% και το gcc στο 12% 4096 τόσο καλό όσο περίπου ένα άπειρο σε µέγεθος table (in Alpha )

14 Συσχετισµός των Branches Υπόθεση : Τα πρόσφατα branches συσχετίζονται, δηλαδή η συµπεριφορά των πρόσφατα εκτελεσθέντων branches επηρεάζει την πρόβλεψη του τρέχοντος branch Ιδέα : καταγραφή των m πιο πρόσφατα εκτελεσθέντων branches ως taken ή not taken και χρήση του pattern αυτού για την επιλογή του κατάλληλου branch history table Γενικά : (m,n) predictor σηµαίνει καταγραφή των τελευταίων m branches για επιλογή ανάµεσα σε 2 m history tables µε n-bit counter το καθένα 2-bit BHT είναι λοιπόν ένας (0,2) predictor

15 Συσχετισµός των Branches (2,2) predictor Η συµπεριφορά των πρόσφατων branches επιλέγει µεταξύ τεσσάρων προβλέψεων για το επόµενο branch, ενηµερώνοντας απλά αυτήν την πρόβλεψη

16 Ακρίβεια των διαφόρων σχηµάτων

17 Η ιεύθυνση χρειάζεται την ίδια στιγµή µε την Πρόβλεψη Branch Target Buffer (BTB): Address of branch index to get prediction AND branch address (if taken) - Σηµ: πρέπει να ελεγχθεί το ταίριασµα του branch τώρα, εφ όσον δεν µπορεί να χρησιµοποιηθεί λάθος branch address Return instruction addresses προβλέπονται στο stack

18 Βήµατα αντιµετώπισης εντολής µε branch target buffer

19 Dynamic Branch Prediction Σύνοψη Branch History Table: 2 bits για loop accuracy Συσχετισµός: Πρόσφατα εκτελεσθέντα branches συσχετίζονται µε το επόµενο branch Branch Target Buffer: περιλαµβάνει branch address & prediction Predicated Execution µπορεί να µειώσει τον αριθµό των branches και τον αριθµό των µη επιτυχώς προβλεφθέντων branches

20 Περισσότερο ILP µε multiple issue Στόχος CPI µικρότερο της µονάδας Superscalar: Περισσότερες της µίας εντολής ανά κύκλο ρολογιού Static: Ο compiler αποφασίζει µε ποιες εντολές θα εκτελεστούν Dynamic: Το hardware προσπαθεί να εκτελέσει πολλαπλές εντολές Very Long Instruction Word (VLIW) Long instructions που περιέχουν πολλές λειτουργίες Ο compiler προγραµµατίζει τις λειτουργίες σε αυτές τις εντολές Dynamic Superscalar (συχνά απλά superscalar) Ίδια ακολουθιακά προγράµµατα Το hardware προσπαθεί να εκτελέσει πολλαπλές εντολές ανά κύκλο

21 Ιεραρχία Superscalar Superscalar Static Issue Dynamic Issue VLIW- O compiler παίρνει τις αποφάσεις In-order Αν µία εντολή γίνεται stall πριν διεκπεραιωθεί, πρέπει και όλες οι εντολές που έπονται να γίνουν επίσης stall Out-of-order Προσπαθεί να παρακάµψει τις stalled εντολές

22 Προσεγγίσεις multiple-issue επεξεργαστών

23 Getting CPI < 1: Issuing Multiple Instructions/Cycle Superscalar DLX: 2 instructions, 1 FP & 1 anything else - Fetch 64-bits/clock cycle; Int on left, FP on right - Can only issue 2 nd instruction if 1 st instruction issues - More ports for FP registers to do FP load & FP op in a pair 1 cycle load delay expands to 3 instructions in SS - instruction in right half can t use it, nor instructions in next slot

24 Υποστήριξη HW για περισσότερο ILP Speculation: εκτέλεση εντολής χωρίς συνέπειες (συµπεριλαµβάνοντας exceptions) εάν το branch τελικά δεν εκτελεστεί ( HW undo ): boosting Συνδυασµός branch prediction και dynamic scheduling για εκτέλεση πριν το branch resolving ιαχωρισµός speculative bypassing αποτελεσµάτων από real bypassing αποτελεσµάτων - Όταν η εντολή δεν είναι πια speculative, αποθήκευση boosted αποτελεσµάτων (instruction commit) ή ακύρωση boosted αποτελεσµάτων - Εκτέλεση out-of-order αλλά commit in-order προς αποφυγή αµετάκλητης ενέργειας (update state or exception) µέχρι το instruction commit

25 Υποστήριξη HW για περισσότερο ILP Χρειάζεται HW buffer για αποτελέσµατα uncommitted εντολών: reorder buffer - 3 fields: instr, destination, value - Reorder buffer can be operand source => more registers like RS - Χρήση reorder buffer number αντί reservation station όταν η εκτέλεση ολοκληρώνεται - Προµήθεια operands ανάµεσα σε execution complete & commit - Once operand commits, result is put into register - Instructions commit - Σαν αποτέλεσµα, είναι εύκολο να ανακαλέσουµε speculated εντολές σε mispredicted branches ή σε exceptions

26 4 στάδια του Speculative Tomasulo αλγορίθµου 1. Issue-get instruction from FP Op Queue Εάν reservation station and reorder buffer slot ελεύθερα, issue instr & send operands & reorder buffer no. για destination (το στάδιο αυτό µερικές φορές καλείται dispatch ) 2. Execution-operate on operands (EX) Εκτέλεση όταν όλα τα operands είναι έτοιµα, αν όχι, αναµονή στο CDB για αποτέλεσµα όταν όλα σε reservation station, εκτέλεση έλεγχος RAW (µερικές φορές καλείται issue ) 3. Write result-finish execution (WB) Εγγραφή στο Common Data Bus προς όλα τα FUs που αναµένουν & reorder buffer reservation station ελεύθερο 4. Commit-update register with reorder result Όταν η εντολή στην κορυφή του reorder buffer & αποτέλεσµα παρόντα, ενηµέρωση register µε αποτέλεσµα (ή στη µνήµη) και αποµάκρυνση εντολής από reorder buffer. Mispredicted branch αδειάζει reorder buffer (µερικές φορές καλείται graduation )

27 Περιορισµοί των Multi-issue Machines Inherent limitations of ILP 1 branch in 5: Πώς να κρατήσει κανείς απασχοληµένο ένα 5-way VLIW; Latencies των units: Πολλές λειτουργίες πρέπει να οργανωθούν Ανάγκη για Pipeline Depth x No. Functional Units of independent functions. Difficulties in building HW Easy: More Instruction Bandwidth Easy: ιπλασιασµός των FUs για παράλληλη επεξεργασία Hard:Αύξηση των ports του Register File (bandwidth) VLIW example needs 7 read and 3 write for Int. Reg. & 5 read and 3 write for FP reg Harder:Αύξηση των Ports στη µνήµη (bandwidth)

28 Περιορισµοί στο ILP Conflicting studies Benchmarks (vectorized Fortran FP vs. integer C programs) Hardware sophistication Compiler sophistication Πόσο ILP είναι διαθέσιµο χρησιµοποιώντας υπάρχοντες µηχανισµούς µε τα αυξανόµενα hardware budgets; Χρειαζόµαστε να εφεύρουµε νέους HW/SW µηχανισµούς για να συνεχιστεί η αύξηση της απόδοσης των processors;

29 Περιορισµοί στο ILP Initial HW Model: MIPS compilers Αρχικές υποθέσεις για ιδανική/τέλεια µηχανή: 1. Register renaming-απεριόριστοι virtual registers και όλα τα WAW & WAR hazards αποφεύγονται 2. Branch prediction-τέλειο: χωρίς λάθος προβλέψεις 3. Jump prediction- όλα τα jumps προβλέπονται τέλεια µηχανή µε τέλειο speculation & απεριόριστο buffer εντολών διαθέσιµο 4. Memory-address alias analysis-διευθύνσεις είναι γνωστές και ένα store µπορεί να µετακινηθεί πριν ένα load εφόσον οι διευθύνσεις δεν είναι ίδιες 1 cycle latency για όλες τις εντολές, απεριόριστος αριθµός εντολών issued per clock cycle

30 Ανώτατο όριο ILP: Ιδανική Μηχανή

31 Πιο ρεαλιστικό HW: Επίδραση Branch

32 Αρχιτεκτονική P6 Dynamically Scheduled επεξεργαστής που µεταφράζει κάθε ΙΑ-32 εντολή σε µια σειρά µικρολειτουργιών που εκτελούνται από το pipeline Μέχρι 3 εντολές ΙΑ-32 φορτώνονται, αποκωδικοποιούνται και µεταφράζονται σε µικρολειτουργίες σε κάθε κύκλο ρολογιού Οι µικρολειτουργίες εκτελούνται από ένα out-of-order speculative pipeline που χρησιµοποιεί register renaming και reorder buffer To pipeline αποτελείται από 14 στάδια 8 στάδια για in-order instruction fetch, decode και dispatch 3 στάδια για out-of-order εκτέλεση σε κάποιο από τα 5 functional units 3 στάδια για instruction commit

33 Performance of the P6 pipeline Πόσο συχνά 0, 1, 2, 3 µικρολειτουργίες commit at a time

34 P6 Pipeline Performance Το πραγµατικό CPI (γραµµή) είναι µικρότερο από το άθροισµα του αριθµού των κύκλων µικρολειτουργιών + όλα τα stalls

Δυναμική Δρομολόγηση Εντολών (Dynamic Scheduling)

Δυναμική Δρομολόγηση Εντολών (Dynamic Scheduling) Δυναμική Δρομολόγηση Εντολών (Dynamic Scheduling) Απόδοση pipeline Pipeline CPI = Ideal pipeline CPI + Structural Stalls + Data Hazard Stalls + Control Stalls Ideal pipeline CPI: μέτρο της μέγιστης απόδοσης

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

ΗΥ425 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών. Προχωρημένες Τεχνικές Pipelining. Ιάκωβος Μαυροειδής

ΗΥ425 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών. Προχωρημένες Τεχνικές Pipelining. Ιάκωβος Μαυροειδής ΗΥ425 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Προχωρημένες Τεχνικές Pipelining. Ιάκωβος Μαυροειδής WB Data Imm Επεξεργαστής DLX Instruction Fetch Instr. Decode Reg. Fetch Execute Addr. Calc Memory Access Write Back

Διαβάστε περισσότερα

(Branch Prediction Mechanisms)

(Branch Prediction Mechanisms) Μέθοδοι Πρόβλεψης Διακλαδώσεων (Branch Prediction Mechanisms) 1 Εντολές Διακλάδωσης Περίπου 20% των εντολών είναι εντολές διακλάδωσης Πολλά στάδια μεταξύ υπολογισμού του επόμενου PC και εκτέλεσης του branch

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 Ε Ρ Γ ΑΣ Τ ΗΡ ΙΟ Υ ΠΟΛΟΓΙΣ Τ ΙΚΩΝ Σ Υ Σ Τ ΗΜΑΤΩΝ w w w. c s l ab.ece.ntua.gr

Διαβάστε περισσότερα

Υποθετική Εκτέλεση Εντολών

Υποθετική Εκτέλεση Εντολών Υποθετική Εκτέλεση Εντολών ( Speculation (Hardware-Based Τεχνικές βελτίωσης του CPI register renaming δυναμική εκτέλεση Pipeline CPI = Ideal pipeline CPI + Structural Stalls + Data Hazard Stalls + υπερβαθμωτή

Διαβάστε περισσότερα

ΗΥ425 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών. Static Scheduling. Ιάκωβος Μαυροειδής

ΗΥ425 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών. Static Scheduling. Ιάκωβος Μαυροειδής ΗΥ425 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Static Scheduling Ιάκωβος Μαυροειδής Τεχνικές ελάττωσης stalls. CPI = Ideal CPI + Structural stalls + RAW stalls + WAR stalls + WAW stalls + Control stalls Θα μελετήσουμε

Διαβάστε περισσότερα

Παραλληλισμός σε επίπεδο εντολών

Παραλληλισμός σε επίπεδο εντολών Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2015-16 Παραλληλισμός σε επίπεδο εντολών (Pipelining και άλλες τεχνικές αύξησης απόδοσης) http://di.ionio.gr/~mistral/tp/comparch/ Μ.Στεφανιδάκης

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

Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας. Επανάληψη: Απόδοση ΚΜΕ. ΚΜΕ ενός κύκλου (single-cycle) Παραλληλισμός σε επίπεδο εντολών. Υπολογιστικό σύστημα

Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας. Επανάληψη: Απόδοση ΚΜΕ. ΚΜΕ ενός κύκλου (single-cycle) Παραλληλισμός σε επίπεδο εντολών. Υπολογιστικό σύστημα Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2016-17 Παραλληλισμός σε επίπεδο εντολών (Pipelining και άλλες τεχνικές αύξησης απόδοσης) http://mixstef.github.io/courses/comparch/ Μ.Στεφανιδάκης

Διαβάστε περισσότερα

Εντολές Διακλάδωσης. #bubbles ~= pipeline depth X loop length. Next fetch started. Fetch. I-cache. Fetch Buffer. Decode. Issue Buffer.

Εντολές Διακλάδωσης. #bubbles ~= pipeline depth X loop length. Next fetch started. Fetch. I-cache. Fetch Buffer. Decode. Issue Buffer. Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς. Εντολές

Διαβάστε περισσότερα

Μέθοδοι Πρόβλεψης Διακλαδώσεων (Branch Prediction Mechanisms)

Μέθοδοι Πρόβλεψης Διακλαδώσεων (Branch Prediction Mechanisms) Μέθοδοι Πρόβλεψης Διακλαδώσεων (Branch Prediction Mechanisms) 1 Εντολές Διακλάδωσης Περίπου 20% των εντολών είναι εντολές διακλάδωσης Πολλά στάδια μεταξύ υπολογισμού του επόμενου PC και εκτέλεσης του branch

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

ΗΥ425 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών. Static Scheduling. Βασίλης Παπαευσταθίου Ιάκωβος Μαυροειδής

ΗΥ425 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών. Static Scheduling. Βασίλης Παπαευσταθίου Ιάκωβος Μαυροειδής ΗΥ425 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Static Scheduling Βασίλης Παπαευσταθίου Ιάκωβος Μαυροειδής Τεχνικές ελάττωσης stalls. CPI = Ideal CPI + Structural stalls + RAW stalls + WAR stalls + WAW stalls + Control

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

Instruction-Level Parallelism and its Dynamic Exploitation. Κεφάλαια 4o Computer Architecture-A Quantitative Approach 3 rd Edition

Instruction-Level Parallelism and its Dynamic Exploitation. Κεφάλαια 4o Computer Architecture-A Quantitative Approach 3 rd Edition Instruction-Level Parallelism and its Dynamic Exploitation Κεφάλαια 4o Computer Architecture-A Quantitative Approach 3 rd Edition Basic Pipeline Για την αποφυγή ενός pipeline stall πρέπει µια εξαρτώµενη

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

ΠΛΕ- 074 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2

ΠΛΕ- 074 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2 ΠΛΕ- 074 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2 5ο μάθημα: πρόβλεψη διακλάδωσης, διαφοροποιημένη διοχέτευση, χρονοπρογραμματισμός Αρης Ευθυμίου Πηγές διαφανειών: συνοδευτικές διαφάνειες αγγλικης εκδοσης του βιβλιου

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

ΠΛΕ- 074 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2

ΠΛΕ- 074 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2 ΠΛΕ- 074 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών 2 10ο μάθημα: Ορια παραλληλίας επιπέδου εντολής και πολυνηματικοί επεξεργαστές Αρης Ευθυμίου Πηγές διαφανειών: συνοδευτικές διαφάνειες αγγλικης εκδοσης του βιβλιου Ορια

Διαβάστε περισσότερα

Υπερβαθµωτή Οργάνωση Υπολογιστών

Υπερβαθµωτή Οργάνωση Υπολογιστών Υπερβαθµωτή Οργάνωση Υπολογιστών Από τις βαθµωτές στις υπερβαθµωτές αρχιτεκτονικές αγωγού Ανάγνωση εντολής (Instruction Fetch) Σε µία αρχιτεκτονική πλάτους s, πρέπει διαβάζονται s εντολές σε κάθε κύκλο

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

Υπερβαθμωτή (superscalar) Οργάνωση Υπολογιστών

Υπερβαθμωτή (superscalar) Οργάνωση Υπολογιστών Υπερβαθμωτή (superscalar) Οργάνωση Υπολογιστών 1 Περιορισμοί των βαθμωτών αρχιτεκτονικών Μέγιστο throughput: 1 εντολή/κύκλο ρολογιού (IPC 1) Υποχρεωτική ροή όλων των (διαφορετικών) τύπων εντολών μέσα από

Διαβάστε περισσότερα

Διάλεξη 12 Καθυστερήσεις (Stalls) Εκκενώσεις Εντολών (Flushing)

Διάλεξη 12 Καθυστερήσεις (Stalls) Εκκενώσεις Εντολών (Flushing) ΗΥ 232 Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Διάλεξη 2 Καθυστερήσεις (Stalls) Εκκενώσεις Εντολών (Flushing) Νίκος Μπέλλας Τμήμα Μηχανικών Η/Υ, Τηλεπικοινωνιών και Δικτύων Καθυστερήσεις και Εκκενώσεις Εντολών

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

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

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

Υπερβαθµωτή Οργάνωση Υπολογιστών

Υπερβαθµωτή Οργάνωση Υπολογιστών Υπερβαθµωτή Οργάνωση Υπολογιστών Από τις βαθµωτές στις υπερβαθµωτές αρχιτεκτονικές αγωγού Τα όρια του Παραλληλισµού σε επίπεδο εντολών (Instruction Level Parallelism - ILP) Weiss and Smith [1984] Sohi

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

Περιορισμοί των βαθμωτών αρχιτεκτονικών

Περιορισμοί των βαθμωτών αρχιτεκτονικών Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς. Περιορισμοί

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

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΔΕΥΤΕΡΗ ΠΡΟΟΔΟΣ ΣΤΗΝ ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΣΤΟΥΣ Η/Y (ΗΥ232)

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΔΕΥΤΕΡΗ ΠΡΟΟΔΟΣ ΣΤΗΝ ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΣΤΟΥΣ Η/Y (ΗΥ232) ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Η/Υ ΔΕΥΤΕΡΗ ΠΡΟΟΔΟΣ ΣΤΗΝ ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΣΤΟΥΣ Η/Y (ΗΥ232) Δευτέρα, 3 Νοεμβρίου 25 ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ 3 ΛΕΠΤΑ Για πλήρη

Διαβάστε περισσότερα

ΗΥ425 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών. Branch Prediction. Ιάκωβος Μαυροειδής

ΗΥ425 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών. Branch Prediction. Ιάκωβος Μαυροειδής ΗΥ425 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Branch Prediction Ιάκωβος Μαυροειδής Branch Prediction Πρόβλεψη είναι πλέον απαραίτητη για να έχουμε καλή απόδοση. Γιατί; MULT F0,F1,F2 DIVD F4,F0,F3 BNEZ F4,Loop Σημαντική

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

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

ΔΙΑΛΕΞΗ 17: Δυναμικός Παραλληλισμός Εντολών -- Superscalar Επεξεργαστές --

ΔΙΑΛΕΞΗ 17: Δυναμικός Παραλληλισμός Εντολών -- Superscalar Επεξεργαστές -- ΗΜΥ 312 -- ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Χειµερινό Εξάµηνο ΔΙΑΛΕΞΗ 17: Δυναμικός Παραλληλισμός Εντολών -- Superscalar Επεξεργαστές -- Διδάσκουσα: ΜΑΡΙΑ Κ. ΜΙΧΑΗΛ Επίκουρη Καθηγήτρια, ΗΜΜΥ (mmichael@ucy.ac.cy)

Διαβάστε περισσότερα

ΗΥ425 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών. Branch Prediction. Βασίλης Παπαευσταθίου Ιάκωβος Μαυροειδής

ΗΥ425 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών. Branch Prediction. Βασίλης Παπαευσταθίου Ιάκωβος Μαυροειδής ΗΥ425 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Branch Prediction Βασίλης Παπαευσταθίου Ιάκωβος Μαυροειδής Branch Prediction Πρόβλεψη είναι πλέον απαραίτητη για να έχουµε καλή απόδοση. Γιατί; MULT F0,F1,F2 DIVD F4,F0,F3

Διαβάστε περισσότερα

ΗΥ425 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών. Precise Exception Speculation Reorder Buffer. Ιάκωβος Μαυροειδής

ΗΥ425 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών. Precise Exception Speculation Reorder Buffer. Ιάκωβος Μαυροειδής ΗΥ425 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Precise Exception Speculation Reorder Buffer Ιάκωβος Μαυροειδής Registers Functional Units Αρχιτεκτονική Scoreboard (CDC 6600) FP Mult FP Mult FP Divide FP Add Integer SCOREBOARD

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

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

Επανάληψη Σύστημα Διασωλήνωσης (Pipelining) Κεφάλαιο 4 - Σύστημα ιασωλήνωσης

Επανάληψη Σύστημα Διασωλήνωσης (Pipelining) Κεφάλαιο 4 - Σύστημα ιασωλήνωσης Επανάληψη Σύστημα Διασωλήνωσης (Pipelining) 1 ιασωλήνωση 2 Pipelining Παραλληλισμός + Pipelining 3 Χρόνος Εκτέλεσης = I x CPI x Cycle Time Με ή χωρις pipeline το Ι είναι το ίδιο όπως και τo CPI = 1. Το

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

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

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

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

30 min κάθε «φάση» Pipeline: Ένα παράδειγµα από.τη καθηµερινή ζωή. 1. Πλυντήριο. 2. Στεγνωτήριο. 3. ίπλωµα. 4. αποθήκευση. προσέγγιση για 4.

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

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

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

ΔΙΑΛΕΞΗ 17: Δυναμικός Παραλληλισμός Εντολών -- Superscalar Επεξεργαστές --

ΔΙΑΛΕΞΗ 17: Δυναμικός Παραλληλισμός Εντολών -- Superscalar Επεξεργαστές -- ΗΜΥ 312 -- ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΔΙΑΛΕΞΗ 17: Δυναμικός Παραλληλισμός Εντολών -- Superscalar Επεξεργαστές -- Διδάσκουσα: ΜΑΡΙΑ Κ. ΜΙΧΑΗΛ Επίκουρη Καθηγήτρια, ΗΜΜΥ (mmichael@ucy.ac.cy) [Προσαρµογή

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

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

Θέµατα Φεβρουαρίου

Θέµατα Φεβρουαρίου Θέµατα Φεβρουαρίου 2-2 cslab@ntua 2- Θέµα ο (3%): Έστω η παρακάτω ακολουθία εντολών που χρησιµοποιείται για την αντιγραφ από µια θέση µνµης σε µια άλλη (memory-to-memory copy): lw $2, ($) sw $2, 2($) i)

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

CS-425 Mid-term exam

CS-425 Mid-term exam CS-425 Mid-term exam Tuesday November 8th, 2005, 5-8 p.m. Aids: Non-programmable pocket calculator Only ONE problem solution PER PAGE! Put your NAME on each sheet. NUMBER each sheet. Mobile phones are

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΑΛΕΞΗ 18: Στατικός Παραλληλισμός Εντολών VLIW Επεξεργαστές

ΔΙΑΛΕΞΗ 18: Στατικός Παραλληλισμός Εντολών VLIW Επεξεργαστές ΗΜΥ 312 -- ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΔΙΑΛΕΞΗ 18: Στατικός Παραλληλισμός Εντολών VLIW Επεξεργαστές Διδάσκουσα: ΜΑΡΙΑ Κ. ΜΙΧΑΗΛ Επίκουρη Καθηγήτρια, ΗΜΜΥ (mmichael@ucy.ac.cy) [Προσαρµογή από

Διαβάστε περισσότερα

Δσναμική Δρομολόγηζη Ενηολών (Dynamic Scheduling)

Δσναμική Δρομολόγηζη Ενηολών (Dynamic Scheduling) Δσναμική Δρομολόγηζη Ενηολών (Dynamic Scheduling) 1 Απόδνζε pipeline Pipeline CPI = Ideal pipeline CPI + Structural Stalls + Data Hazard Stalls + Control Stalls Ideal pipeline CPI: κέηξν ηεο κέγηζηεο απόδνζεο

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

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 Front- end: Προσκόμιση, αποκωδικοποίηση, μετονομασία καταχωρητών

Υ- 01 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Front- end: Προσκόμιση, αποκωδικοποίηση, μετονομασία καταχωρητών Υ- 01 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Front- end: Προσκόμιση, αποκωδικοποίηση, μετονομασία καταχωρητών Αρης Ευθυμίου Το σημερινό μάθημα Προσκόμιση (fetch) πολλαπλές εντολές ανά κύκλο Μετονομασία καταχωρητών

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

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Αρχιτεκτονική υπολογιστών 1 Ελληνική Δημοκρατία Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Ηπείρου Αρχιτεκτονική υπολογιστών Ενότητα 4 : Κρυφή Μνήμη Καρβούνης Ευάγγελος Δευτέρα, 30/11/2015 Χαρακτηριστικά Θέση Χωρητικότητα Μονάδα Μεταφοράς

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

Υπερβαθμωτή (superscalar) Οργάνωση Υπολογιστών

Υπερβαθμωτή (superscalar) Οργάνωση Υπολογιστών Υπερβαθμωτή (superscalar) Οργάνωση Υπολογιστών 1 Περιορισμοί των βαθμωτών αρχιτεκτονικών Μέγιστο throughput: 1 εντολή/κύκλο ρολογιού (IPC 1) Υποχρεωτική ροή όλων των (διαφορετικών) τύπων εντολών μέσα από

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

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

Προχωρηµένα Θέµατα Αρχιτεκτονικής

Προχωρηµένα Θέµατα Αρχιτεκτονικής Προχωρηµένα Θέµατα Αρχιτεκτονικής Μάθηµα 2 ο : Instruction Set Principles and Examples Μάθηµα 2 ο Προχωρηµένα Θέµατα Αρχιτεκτονικής 1 Σχεδιασµός Συνόλου Εντολών Θέµατα που θα συζητηθούν ιαφορετικές επιλογές

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΑΛΕΞΗ 16: ΠΑΡΑΛΛΗΛΙΣΜΟΣ ΣΤΗΝ ΕΚΤΕΛΕΣΗ ΕΝΤΟΛΩΝ

ΔΙΑΛΕΞΗ 16: ΠΑΡΑΛΛΗΛΙΣΜΟΣ ΣΤΗΝ ΕΚΤΕΛΕΣΗ ΕΝΤΟΛΩΝ ΗΜΥ 312 -- ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΔΙΑΛΕΞΗ 16: ΠΑΡΑΛΛΗΛΙΣΜΟΣ ΣΤΗΝ ΕΚΤΕΛΕΣΗ ΕΝΤΟΛΩΝ Διδάσκουσα: ΜΑΡΙΑ Κ. ΜΙΧΑΗΛ Επίκουρη Καθηγήτρια, ΗΜΜΥ (mmichael@ucy.ac.cy) [Προσαρμογή από Computer Architecture:

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

Πολυνηματικές Αρχιτεκτονικές

Πολυνηματικές Αρχιτεκτονικές Πολυνηματικές Αρχιτεκτονικές Όρια του ILP Θεωρούμε ένα ιδανικό επεξεργαστή Register Renaming : Άπειροι καταχωρητές Branch Prediction : Όλες οι διακλαδώσεις προβλέπονται σωστά Memory Analysis : Οι διευθύνσεις

Διαβάστε περισσότερα

1.1 ΑΣΚΗΣΗ ΛΥΣΗ 2.1 ΑΣΚΗΣΗ ΛΥΣΗ 3.1 ΑΣΚΗΣΗ

1.1 ΑΣΚΗΣΗ ΛΥΣΗ 2.1 ΑΣΚΗΣΗ ΛΥΣΗ 3.1 ΑΣΚΗΣΗ 1.1 ΑΣΚΗΣΗ i) Έστω ότι οι εντολές κινητής υποδιαστολής ευθύνονται για το 25% του χρόνου εκτέλεσης ενός προγράµµατος σε ένα µηχάνηµα. Προτείνεται να βελτιωθεί το υλικό που σχετίζεται µε αριθµούς κινητής

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 Ε Ρ Γ ΑΣ Τ ΗΡ ΙΟ Υ ΠΟΛΟΓΙΣ Τ ΙΚΩΝ Σ Υ Σ Τ ΗΜΑΤΩΝ w w w. c s l ab.ece.ntua.gr

Διαβάστε περισσότερα

ΗΥ 232 Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών. Διάλεξη 2 Οργάνωση μνήμης Καταχωρητές του MIPS Εντολές του MIPS 1

ΗΥ 232 Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών. Διάλεξη 2 Οργάνωση μνήμης Καταχωρητές του MIPS Εντολές του MIPS 1 ΗΥ 232 Οργάνωση και Σχεδίαση Υπολογιστών Διάλεξη 2 Οργάνωση μνήμης Καταχωρητές του MIPS Εντολές του MIPS 1 Νίκος Μπέλλας Τμήμα Μηχανικών Η/Υ, Τηλεπικοινωνιών και Δικτύων 1 Σύνολο Εντολών Το ρεπερτόριο

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΑΛΕΞΗ 16: ΠΑΡΑΛΛΗΛΙΣΜΟΣ ΣΤΗΝ ΕΚΤΕΛΕΣΗ ΕΝΤΟΛΩΝ

ΔΙΑΛΕΞΗ 16: ΠΑΡΑΛΛΗΛΙΣΜΟΣ ΣΤΗΝ ΕΚΤΕΛΕΣΗ ΕΝΤΟΛΩΝ ΗΜΥ 312 -- ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΔΙΑΛΕΞΗ 16: ΠΑΡΑΛΛΗΛΙΣΜΟΣ ΣΤΗΝ ΕΚΤΕΛΕΣΗ ΕΝΤΟΛΩΝ Διδάσκουσα: ΜΑΡΙΑ Κ. ΜΙΧΑΗΛ Αναπληρώτρια Καθηγήτρια, ΗΜΜΥ (mmichael@ucy.ac.cy) [Προσαρµογή από Computer

Διαβάστε περισσότερα

Υ- 01 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Πρόβλεψη διακλάδωσης

Υ- 01 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Πρόβλεψη διακλάδωσης Υ- 01 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Πρόβλεψη διακλάδωσης Αρης Ευθυμίου Το σημερινό μάθημα Πρόβλεψη διακλάδωσης (branch predicfon) ποιο είναι το πρόβλημα και τι προκαλεί πρόβλεψη κατεύθυνσης πρόβλεψη στόχου

Διαβάστε περισσότερα

Παράλληλα Συστήματα. Γιώργος Δημητρίου. Ενότητα 2 η : Στοιχεία Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας - Τμήμα Πληροφορικής

Παράλληλα Συστήματα. Γιώργος Δημητρίου. Ενότητα 2 η : Στοιχεία Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών. Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας - Τμήμα Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας - Τμήμα Πληροφορικής Γιώργος Δημητρίου Ενότητα 2 η : Στοιχεία Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών Α. Μερική Επικάλυψη Μηχανισμός μερικής επικάλυψης εντολών Εξαρτήσεις Κίνδυνοι (hazards) Παροχέτευση

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Γιώργος Δημητρίου Ενότητα 5 η : Δυναμική Δρομολόγηση Εντολών (Διακλαδώσεις, Υποθετική & Υπερβαθμωτή Εκτέλεση) Πέρα από την Εκτέλεση Εκτός Σειράς Δυναμική πρόβλεψη διακλαδώσεων Ιστορία διακλάδωσης Πρόβλεψη

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

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

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

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

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

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

Α. Δίνονται οι. (i) στη. πρέπει να. πιο. (ii) $a0. $s0 θα πρέπει να. αποθήκευση. αυξάνει τον. f: sub sll add sub jr. h: addi sw sw.

Α. Δίνονται οι. (i) στη. πρέπει να. πιο. (ii) $a0. $s0 θα πρέπει να. αποθήκευση. αυξάνει τον. f: sub sll add sub jr. h: addi sw sw. ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΡ ΙΟ ΥΠΟΛΟΟ ΓΙΣΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ www.cslab.ece.ntua. gr ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ

Διαβάστε περισσότερα

Προηγμένοι Επεξεργαστές

Προηγμένοι Επεξεργαστές Προηγμένοι Επεξεργαστές Μετά τον 80386 Γεώργιος Κεραμίδας Περιεχόμενα Αρχιτεκτονική και ο νόμος του Moore ISA Ο πόλεμος των σετ εντολών: RISC εναντίον CISC Από το μικροκώδικα στο pipelining 80386 -> 80486

Διαβάστε περισσότερα

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Γιώργος Δημητρίου Ενότητα 7 η : Στατική Δρομολόγηση Εντολών (Επεξεργαστές VLIW) Εκμετάλλευση ILP Περιορισμοί στη δυναμική δρομολόγηση εντολών: Μέγεθος παραθύρου εντολών Αριθμός φυσικών καταχωρητών Αποτυχία

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

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

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

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

2η ΑΣΚΗΣΗ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Ακ. έτος , 5ο Εξάμηνο Σχολή ΗΜ&ΜΥ

2η ΑΣΚΗΣΗ ΣΤΗΝ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Ακ. έτος , 5ο Εξάμηνο Σχολή ΗΜ&ΜΥ ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΚΑΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Ε Ρ Γ Α Σ Τ ΗΡ ΙΟ Υ ΠΟΛΟΓΙΣ Τ Ι Κ Ω Ν Σ Υ Σ Τ ΗΜΑΤΩΝ w w w. c s l ab.

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

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

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

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Η/Υ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΥΛΙΚΟΥ ΚΑΙ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Η/Υ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΥΛΙΚΟΥ ΚΑΙ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Η/Υ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΥΛΙΚΟΥ ΚΑΙ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Μεθοδολογίες επαναχρησιμοποίησης δεδομένων για ελάττωση

Διαβάστε περισσότερα

Ασκήσεις στα Προηγμένα Θέματα Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών

Ασκήσεις στα Προηγμένα Θέματα Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών Ασκήσεις στα Προηγμένα Θέματα Αρχιτεκτονικής Υπολογιστών ακ. έτος 2006-2007 Νεκτάριος Κοζύρης Νίκος Αναστόπουλος {nkoziris,anastop}@cslab.ece.ntua.gr Άσκηση 1: pipelining Εξετάζουμε την εκτέλεση του παρακάτω

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

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

-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

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

Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας

Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας Τµήµα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών & Μηχανικών Υπολογιστών Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Άσκηση 4: Λυµένες Ασκήσεις Έστω ένας επεξεργαστής βασισµένος στην αρχιτεκτονική του πίνακα παρακολούθησης

Διαβάστε περισσότερα

Πολυνηματικές Αρχιτεκτονικές

Πολυνηματικές Αρχιτεκτονικές Πολυνηματικές Αρχιτεκτονικές 1 Ο Νόμος της απόδοσης των μικροεπεξεργαστών 1 Time Instructions Cycles Time = = x x Performance Program Program Instruction Cycle (instr. count) (CPI) (cycle time) Performance

Διαβάστε περισσότερα