Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας

Σχετικά έγγραφα
i Όλες οι σύγχρονες ΚΜΕ είναι πολυπλοκότερες!

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

i Throughput: Ο ρυθμός ολοκλήρωσης έργου σε συγκεκριμένο χρόνο

Παραλληλισμός σε επίπεδο εντολών

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

Αρχιτεκτονικές Συνόλου Εντολών

Οργάνωση Υπολογιστών (Ι)

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

Οργάνωση Υπολογιστών (ΙI)

i Στα σύγχρονα συστήματα η κύρια μνήμη δεν συνδέεται απευθείας με τον επεξεργαστή

Τεχνολογίες Κύριας Μνήμης

Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κρυφές Μνήμες. (οργάνωση, λειτουργία και απόδοση)

; Τι περιέχεται στη συσκευασία ενός μικροεπεξεργαστή σήμερα;

Εισαγωγή στην Αρχιτεκτονική Η/Υ

Κύρια μνήμη. Μοντέλο λειτουργίας μνήμης. Ένα τυπικό υπολογιστικό σύστημα σήμερα. Οργάνωση Υπολογιστών (ΙI)

Ιεραρχία Μνήμης. Ιεραρχία μνήμης και τοπικότητα. Σκοπός της Ιεραρχίας Μνήμης. Κρυφές Μνήμες

Εισαγωγή στην Αρχιτεκτονική Η/Υ

Οργάνωση Υπολογιστών (IΙI)

Το μάθημα συνοπτικά (1) Το μάθημα συνοπτικά (2) Τι είναι ένα υπολογιστικό σύστημα ;

Το μάθημα συνοπτικά (1) Το μάθημα συνοπτικά (2) Τι είναι ένα υπολογιστικό σύστημα ;

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

Ιόνιο Πανεπιστήμιο Τμήμα Πληροφορικής Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Εικονική Μνήμη. (και ο ρόλος της στην ιεραρχία μνήμης)

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

Βασικές συσκευές Ε/Ε. Είσοδος Έξοδος στον υπολογιστή. Ένα τυπικό υπολογιστικό σύστημα σήμερα. Οργάνωση Υπολογιστών (IΙI) Μ.

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

Ιεραρχία Μνήμης. Εικονική μνήμη (virtual memory) Επεκτείνοντας την Ιεραρχία Μνήμης. Εικονική Μνήμη. Μ.Στεφανιδάκης

Κεφάλαιο Το υπολογιστικό σύστημα Η εξέλιξη του ανθρώπου πραγματοποιήθηκε χάρη στην ικανότητά στον χειρισμό εργαλείων.

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

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

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

Μάθημα 3: Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Διασύνδεση Εισόδου-Εξόδου

ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΥΞΗΣΗΣ ΤΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ ΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ I

Είναι το «μυαλό» του υπολογιστή μας. Αυτός κάνει όλους τους υπολογισμούς και τις πράξεις. Έχει δική του ενσωματωμένη μνήμη, τη λεγόμενη κρυφή

Διασυνδετικοί Δίαυλοι. Τι διασυνδέει ένας δίαυλος; Μεταφορά δεδομένων. Διασύνδεση Εισόδου-Εξόδου. Μ.Στεφανιδάκης

ΕΙΔΙΚΟΤΗΤΑ: ΤΕΧΝΙΚΟΣ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

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

Τέτοιες λειτουργίες γίνονται διαμέσου του

Chapter 5. Ο επεξεργαστής: διαδρομή δεδομένων και μονάδα ελέγχου. Ενδέκατη (11 η ) δίωρη διάλεξη.

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ. Α Γενικού Λυκείου (Μάθημα Επιλογής)

Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας Τμήμα Μηχανικών Η/Υ, Τηλεπικοινωνιών και Δικτύων

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

Συστήματα σε Ολοκληρωμένα Κυκλώματα

Μάθημα 3.2: Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας

Μηχανοτρονική. Τμήμα Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης 7 ο Εξάμηνο,

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

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ HARDWARE ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Χειρισμός Δεδομένων

Η διασύνδεση Υλικού και λογισμικού David A. Patterson και John L. Hennessy. Chapter 5. Ο επεξεργαστής: διαδρομή δεδομένων και μονάδα ελέγχου

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

ΠΛΕ- 027 Μικροεπεξεργαστές 5ο μάθημα: Αρχιτεκτονική πυρήνα: υλοποίηση ενός κύκλου

Επεξεργαστής Υλοποίηση ενός κύκλου μηχανής

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

Υ- 01 Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Υπόβαθρο: Διοχέτευση

Εργαστήριο 3 ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΗΣ ΚΜΕ. Εισαγωγή

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2014

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

Γενική οργάνωση υπολογιστή «ΑΒΑΚΑ»

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


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

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

Επεξεργαστής Υλοποίηση ενός κύκλου μηχανής

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

Διάλεξη 12 Καθυστερήσεις (Stalls)

Αρχιτεκτονική Υπολογιστών

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Χειρισμός Δεδομένων

ΕΠΛ 001: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Διάλεξη 11 Προώθηση (Forwarding)

Μικροαρχιτεκτονική του LC3

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

Υλικό Υπολογιστών (Hardware) ΜΥΥ-106 Εισαγωγή στους Η/Υ και Πληροφορική

Υλοποίηση Mικροεπεξεργαστή MIPS -16

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

Διάλεξη 12 Καθυστερήσεις (Stalls) Εκκενώσεις Εντολών (Flushing)

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΕΡΩΤΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

Οργάνωση επεξεργαστή (1 ο μέρος) ΜΥΥ-106 Εισαγωγή στους Η/Υ και στην Πληροφορική

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

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

Κεφάλαιο 1.5: Τα βασικά μέρη ενός υπολογιστή

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2009 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

Εισαγωγή στην επιστήμη των υπολογιστών. Υλικό Υπολογιστών Κεφάλαιο 5ο Οργάνωση υπολογιστών

Chapter 6 Αύξηση της απόδοσης με διοχέτευση (pipeline)

ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗΣ (ΜΝΗΜΗ)

Ενσωµατωµένα Υπολογιστικά Συστήµατα (Embedded Computer Systems)

Ηλεκτρονικός Υπολογιστής

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ

Αρχιτεκτονικές Συνόλου Εντολών (ΙΙ)

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΗ Η/Υ

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

ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΗ

Σχεδίαση μονάδας ελέγχου επεξεργαστή

Βασικές Έννοιες της Πληροφορικής

Εισαγωγή στην πληροφορική

Αρχιτεκτονική υπολογιστών

Εισαγωγή στους Υπολογιστές

Βασική δοµή και Λειτουργία Υπολογιστή

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

Αρχιτεκτονικη υπολογιστων

ΜΑΘΗΜΑ 1- MULTIPLE CHOICE

Transcript:

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

Η υπολογιστική μηχανή: ο επεξεργαστής συχνά και το σύστημα γραφικών μέσα στον επεξεργαστή οθόνη διασυνδετικός δίαυλος CPU core... CPU core > 90GB/s κρυφή (3 ου επιπέδου) σύστημα γραφικών PCIe (x16) έως 8GB/s north bridge M-bus (mem bus) 25 GB/s (multi-channel) DRAM Επεξεργαστής Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (ΚΜΕ) ποντίκι, πληκτρολόγιο, εκτυπωτές, σαρωτές... USB έως 5Gbit/s south bridge SATA 600ΜB/s σκληροί δίσκοι, CD/DVD, δικτυακή σύνδεση έως 500ΜB/s οι ρυθμοί μεταφοράς που δίνονται είναι οι θεωρητικά μέγιστοι! Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 2

Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (ΚΜΕ) (Μικρο)επεξεργαστής Ψηφιακό σύστημα που εκτελεί υπολογισμούς σε πολλαπλά βήματα Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας Παλαιότερα: συνώνυμο του επεξεργαστή Στην ίδια συσκευασία σήμερα Κρυφή Μνήμη (1 ου, 2 ου ή και 3 ου επιπέδου) Ελεγκτές Ε/Ε Σύστημα Γραφικών Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 3

Σχεδιασμός μιας απλής ΚΜΕ i Όλες οι σύγχρονες ΚΜΕ είναι πολυπλοκότερες! Παραδοχές Μοντέλο load-store Αριθμητικές-λογικές πράξεις Ανάγνωση-εγγραφή από/στη διακλάδωσης Ν καταχωρητές γενικού σκοπού Απλουστευμένο μοντέλο ς Ως κουτί που δέχεται διεύθυνση και επιστρέφει δεδομένα και εντολές Αντιπροσωπεύει στην πραγματικότητα μια ιεραρχία ς! Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 4

Εκτέλεση πράξεων: ΑΛΜ είσοδος Α επιλογή πράξης είσοδος Β ALU αποτέλεσμα i Μ Μ Αριθμητική-Λογική Μονάδα (ΑΛΜ) Arithmetic-Logic Unit (ALU) Εκτέλεση αριθμητικών και λογικών πράξεων Εκτέλεση συγκρίσεων (για διακλάδωση υπό συνθήκη) Υπολογισμός διευθύνσεων (για προσπέλαση ς) Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 5

Εντολές για αριθμητικές λογικές πράξεις op R1 R2 R3 Σε κάθε εκτέλεση εντολής Ανάγνωση από 2 καταχωρητές Εγγραφή σε 1 καταχωρητή Ίδια ροή δεδομένων R3 R1 op R2 διαφορετική επιλεγόμενη πράξη Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 6

Συστοιχία καταχωρητών (register file) επιλογή B επιλογή A είσοδος έξοδος Α επιλογή εγγραφής register file έξοδος Β επίτρεψη εγγραφής! Τα σήματα στο σχήμα αυτό (και στα επόμενα) πιθανόν να αποτελούνται από πολλά bits το καθένα! clk Ανάγνωση: Επιλογή Α και Επιλογή Β Ποιων καταχωρητών το περιεχόμενο θα εμφανιστεί στην αντίστοιχη έξοδο Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 7

Συστοιχία καταχωρητών (register file) επιλογή B επιλογή A είσοδος έξοδος Α επιλογή εγγραφής register file έξοδος Β επίτρεψη εγγραφής clk Εγγραφή: στη θετική ακμή του clk Στον καταχωρητή που ορίζει η επιλογή εγγραφής, εάν το επιτρέπει η επίτρεψη εγγραφής Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 8

Ένα απλό μονοπάτι δεδομένων (datapath) rdselb rdsela wrsel register file wr opsel ALU clk ; Ποιος οδηγεί τα σήματα ελέγχου; Εκτέλεση μιας εντολής ανά κύκλο ρολογιού Ανάγνωση και εγγραφή στον ίδιο κύκλο; Ναι, η ανάγνωση θα δώσει το αποτέλεσμα της εγγραφής του προηγούμενου κύκλου Ενώ η εγγραφή θα είναι διαθέσιμη για ανάγνωση στον επόμενο κύκλο Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 9

Η μονάδα ελέγχου (control unit) εντολή control unit datapath ; Από πού προέρχονται οι εντολές; Αποκωδικοποίηση bits της εντολής Επιλογή καταχωρητών προέλευσης δεδομένων Επιλογή καταχωρητή αποθήκευσης αποτελέσματος Επιλογή λειτουργίας ΑΛΜ Το δυσκολότερο στη σχεδίαση τμήμα της ΚΜΕ Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 10

Η εντολών διεύθυνση εντολών εντολή Μια χρήσιμη αφαίρεση Στην πραγματικότητα Αντιπροσωπεύει μια ιεραρχία ς Από την κρυφή 1 ου επιπέδου μέχρι την κύρια Πιθανόν να μην είναι δυνατή η ανάκτηση εντολής ανά κύκλο ρολογιού Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 11

Η διεύθυνση της επόμενης εντολής επόμενη διεύθυνση PC clk d εντολών εντολή Program Counter (PC) Περιέχει τη διεύθυνση στη της επόμενης εντολής Αυξάνεται κατά την εκτέλεση κάθε εντολής Επόμενη διεύθυνση = τρέχουσα d Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 12

Ο κύκλος μηχανής Στάδια εκτέλεσης εντολής Instruction Fetch (IF) Ανάκτηση εντολής προς εκτέλεση Instruction Decode (ID) Επιλογή δεδομένων και λειτουργιών ανάλογα με εντολή Execute (EX) Εκτέλεση υπολογισμού στην ΑΛΜ ; Ποια στάδια χρησιμοποιούν οι εντολές για αριθμητικές και λογικές πράξεις; Data Memory Access (DM) Προσπέλαση ς δεδομένων Write Back (WB) Αποθήκευση αποτελεσμάτων σε καταχωρητή Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 13

Instruction Fetch (IF) επόμενη διεύθυνση PC d εντολών Μονάδα ελέγχου op R1 R2 R3 register file ALU Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 14

Instruction Decode (ID) επόμενη διεύθυνση PC d εντολών Μονάδα ελέγχου op R1 R2 R3 register file ALU Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 15

Execute (EX) επόμενη διεύθυνση PC d εντολών Μονάδα ελέγχου op R1 R2 R3 register file ALU Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 16

Write Back (WB) επόμενη διεύθυνση PC d εντολών Μονάδα ελέγχου op R1 R2 R3 ; Τι πρέπει να αλλάξει για την χρήση μιας σταθεράς στις πράξεις; register file ALU Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 17

Εντολές διακλάδωσης (branch ή jump) Διακλαδώσεις Παράδειγμα beq R1 R2 offset if R1 == R2 then PC PC offset branch if equal Διακλάδωση υπό συνθήκη Βασισμένο σε αποτέλεσμα πράξης ΑΛΜ Σχετική διεύθυνση Υπολογισμός συνθήκης και διακλάδωση στην ίδια εντολή Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 18

Διακλαδώσεις και ενημέρωση PC Διακλαδώσεις επόμενη διεύθυνση PC d εντολών εντολή επιλογή νέας διεύθυνσης op R1 R2 offs Επιλογή νέας (επόμενης) διεύθυνσης Η νέα τιμή του PC Από τη μονάδα ελέγχου Σύμφωνα με τιμές από πράξη στην ΑΛΜ Π.χ. σύγκριση 2 καταχωρητών Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 19

Execute (EX) Διακλαδώσεις επόμενη διεύθυνση PC d εντολών εντολή έλεγχος διακλάδωσης op R1 R2 offs register file ALU συνθήκη μετά την πράξη Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 20

Ενημέρωση PC ( DM ) Διακλαδώσεις επόμενη διεύθυνση PC d εντολών εντολή έλεγχος διακλάδωσης op R1 R2 offs register file ALU συνθήκη μετά την πράξη Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 21

Εντολές προσπέλασης ς (load-store) Διακλαδώσεις Προσπέλαση ς Παράδειγμα load R1 R2 offset R1 mem[r2 offset] Μόνο οι εντολές load και store προσπελαύνουν τη δεδομένων Η διεύθυνση ς παράγεται από την ΑΛΜ Ως άθροισμα περιεχομένου καταχωρητή σταθεράς (offset) Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 22

Η δεδομένων Διακλαδώσεις Προσπέλαση ς διεύθυνση δεδομένα εγγραφής δεδομένων clk read/write Μια επίσης χρήσιμη αφαίρεση Ή εγγραφή ή ανάγνωση clk για την εγγραφή Στην πραγματικότητα Αντιπροσωπεύει μια ιεραρχία ς δεδομένα ανάγνωσης Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 23

Προσπέλαση ς δεδομένων Διακλαδώσεις Προσπέλαση ς επόμενη διεύθυνση PC d εντολών εντολή έλεγχος διακλάδωσης op R1 R2 offs register file ALU δεδομένων Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 24

Execute (EX) Διακλαδώσεις Προσπέλαση ς επόμενη διεύθυνση PC d εντολών εντολή έλεγχος διακλάδωσης ld R1 R2 offs register file ALU δεδομένων Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 25

Data Memory Access (DM) Διακλαδώσεις Προσπέλαση ς επόμενη διεύθυνση PC d εντολών εντολή έλεγχος διακλάδωσης ld R1 R2 offs register file ALU δεδομένων Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 26

Write Back (WB) Διακλαδώσεις Προσπέλαση ς επόμενη διεύθυνση PC d εντολών εντολή έλεγχος διακλάδωσης ld R1 R2 offs register file ALU δεδομένων Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 27

Σύνοψη λειτουργίας ΚΜΕ Διακλαδώσεις Προσπέλαση ς Σύνοψη Κύκλοι ρολογιού ανά εντολή Clocks per Instruction (CPI) Περίοδος κύκλου ρολογιού Clock Cycle (Period) (CC) Στο σημερινό παράδειγμα ΚΜΕ CPI = 1 CC σταθερό ανεξάρτητα από είδος εντολής CC εξαρτάται από την πιο χρονοβόρα πράξη! Όχι αποδοτικό σχήμα Υπάρχει τεχνική για βελτίωση της απόδοσης; (στο επόμενο μάθημα) Αρχιτεκτονική Υπολογιστών Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας 28