2017-11-30
509
Получить у преподавателя номер варианта.
Условные обозначения переменных:
tn – длительность выполнения микрокоманд в n-й ступени, где
n={1, 2, 3, 4, 5};
К – число команд в потоке;
j - номер ступени, в которой находится «пузырь», j={1,2,3,4,5};
Тср – среднее время выполнения одной команды в конвейере;
Тпр – суммарное время простоя (ожидания) в конвейере.
В лабораторной работе необходимо исследовать следующие режимы функционирования конвейера команд.
Задание 1. Определить зависимости Tср (К, t, j) и Тпр (К, t, j), где аргумент К - число команд в потоке и параметры: t – одинаковая длительность микрокоманды в ступени, и j – номер ступени с «пузырем», берутся из таблицы 6.1 по номеру варианта.
Задание 2. Определить зависимости Tср (t1, К, j) и Тпр (t1, К, j), где аргумент t1 - длительность выполнения микрокоманд в первой ступени, и параметры: число команд К и начало «пузыря» j берутся из таблицы 6.1 по номеру варианта.
Задание 3. Определить зависимости Tср (t5, К, j) и Тпр (t5, К, j), где аргумент t5 - длительность выполнения микрокоманд в пятой ступени, и параметры: число команд К и начало «пузыря» j берутся из таблицы 6.1 по номеру варианта.
Задание 4. Определить зависимости Tср (tm, К, j) и Тпр (tm, К, j), где аргумент tm - длительность выполнения микрокоманд в m-й ступени, и параметры: номер m={2, 3, 4}, число команд К и начало «пузыря» j берутся из таблицы 6.1 по номеру варианта.
Таблица 6.1
Значения параметров для заданий 1 - 2
| № варианта | Задание 1 | Задание 2 | ||||
| Аргумент K | Параметры | Аргумент t1, такты | Параметры | |||
| t, такты | j | K | j | |||
| 3; 5; 7 | 1; 3; 7 | 1; 4; 8 | 3; 5; 7 | |||
| 3; 4; 8 | 1; 3; 7 | 1; 4; 8 | 3; 4; 8 | |||
| 3; 5; 9 | 1; 3; 7 | 1; 4; 8 | 3; 5; 9 | |||
| 3; 5; 10 | 1; 3; 7 | 1; 4; 8 | 3; 5; 10 | |||
| 3; 6; 9 | 1; 3; 7 | 1; 4; 8 | 3; 6; 9 | |||
| 3; 6; 10 | 1; 3; 7 | 1; 4; 8 | 3; 6; 10 | |||
| 3; 4; 9 | 1; 3; 7 | 1; 4; 8 | 3; 4; 9 | |||
| 3; 6; 10 | 1; 3; 7 | 1; 4; 8 | 3; 6; 10 | |||
| 4; 6; 10 | 1; 3; 7 | 1; 4; 8 | 4; 6; 10 | |||
| 4; 6; 9 | 1; 3; 7 | 1; 4; 8 | 4; 6; 9 | |||
| 3; 5; 9 | 1; 3; 7 | 1; 4; 8 | 3; 5; 9 | |||
| 4; 6; 8 | 1; 3; 7 | 1; 4; 8 | 4; 6; 8 |
Продолжение таблицы 6.1
Значения параметров для заданий 3 - 4
| № варианта | Задание 3 | Задание 4 | ||||
| Аргумент t5, такты | Параметры | Аргумент tm, такты | Параметры | |||
| K | j | K | j | |||
| 1; 3; 7 | 3; 5; 7 | 1; 4; 8; (m=2) | 3; 5; 7 | |||
| 1; 3; 7 | 3; 4; 8 | 1; 5; 10; (m=3) | 3; 4; 8 | |||
| 1; 3; 7 | 3; 5; 9 | 1; 4; 8; (m=4) | 3; 5; 9 | |||
| 1; 3; 7 | 3; 5; 10 | 1; 5; 10; (m=2) | 3; 5; 10 | |||
| 1; 3; 7 | 3; 6; 9 | 1; 5; 8; (m=3) | 3; 6; 9 | |||
| 1; 3; 7 | 3; 6; 10 | 1; 4; 8; (m=4) | 3; 6; 10 | |||
| 1; 3; 7 | 3; 4; 9 | 1; 4; 8; (m=2) | 3; 4; 9 | |||
| 1; 3; 7 | 3; 6; 10 | 1; 5; 10; (m=3) | 3; 6; 10 | |||
| 1; 3; 7 | 4; 6; 10 | 1; 4; 8; (m=4) | 4; 6; 10 | |||
| 1; 3; 7 | 4; 6; 9 | 1; 5; 10; (m=2) | 4; 6; 9 | |||
| 1; 3; 7 | 3; 5; 9 | 1; 4; 8; (m=3) | 3; 5; 9 | |||
| 1; 3; 7 | 4; 6; 8 | 1; 5;10; (m=4) | 4; 6; 8 |
Содержание отчета о выполненной работе
Отчет должен содержать следующее:
1. Название и цель работы.
2. Исходные данные.
3. Графики зависимостей среднего времени выполнения команды и суммарного времени простоя (ожидания) в конвейере.
4. Выводы об эффективных режимах работы конвейера и влиянии положения и длительности «пузыря» на производительность конвейера.
Контрольные вопросы
1. Какое количество обрабатывающих устройств необходимо для функционирования конвейера?
2. Какие типы конфликтов в конвейере Вы знаете?
3. Как устраняются структурные конфликты в конвейере?
4. Какие методы устранения конфликтов по данным вы знаете?
5. Как влияет количество команд в последовательности на эффективность работы конвейера?
6. Как устраняются конфликты по управлению в конвейере?
7. Как влияет на эффективность работы конвейера наличие «пузыря»?
8. Как влияет на эффективность работы конвейера изменение положения «пузыря»?
9. Как влияет на эффективность работы конвейера изменение длительности микроопераций при постоянном положении начала «пузыря»?
10.Сформулируйте предложения по наиболее эффективной организации работы конвейера с предложенным Вам набором команд.
Лабораторная работа №7
Исследование принципов мультиконвейерной обработки команд
Краткая теория
Цель работы. Изучение принципов мультиконвейерной обработки с помощью простейшей имитационной модели.
Исследования, проведенные в лабораторных работах № 5 и 6, показывают, что при эффективной организации работы конвейера время выполнения одной команды в нем стремится к одному такту (длительности одной микрооперации). Дальнейшее повышение производительности возможно только за счет параллельного выполнения нескольких команд в одном такте. Для этого в процессор необходимо включить несколько параллельно работающих конвейеров, т.е. использовать мультиконвейерную архитектуру. Такую архитектуру имеют все современные микропроцессоры, причем, в них, как правило, имеются конвейерные устройства различных типов: для длинных и коротких операций или для операций с памятью, команд целочисленной арифметики и арифметики с плавающей точкой.
Поток команд из памяти обрабатывается блоком диспетчеризации процессора и разделяется на потоки коротких и длинных команд. Эти потоки направляются соответственно на короткие или длинные конвейеры. К коротким командам относятся арифметические и логические операции с целочисленным форматом. К длинным командам относятся команды для чисел с плавающей точкой и команды обращения к основной памяти.
Эффективность работы мультиконвейерного АЛУ зависит от структуры и числа конвейеров, а также от класса реализуемых на этом АЛУ алгоритмов. Целью предлагаемой лабораторной работы является исследование влияния длины последовательности команд и их типов, а также типов конвейерных устройств на эффективность работы системы. В работе изучается архитектура, содержащая до 10 коротких (5-ступенчатых) и до 10 длинных (10-ступенчатых) конвейеров.
