Вопрос 12. Структурный состав современного микропроцессора

Вопрос 13. Классификация вычислительных систем по Флинну

Соответствующая система классификации основана на рассмотрении числа потоков инструкций и потоков данных и описывает четыре архитектурных класса:

SISD = Single Instruction Single Data – одиночный поток команд и одиночный поток данных. К этому классу относятся последовательные компьютерные системы, которые имеют один центральный процессор, способный обрабатывать только один поток последовательно исполняемых инструкций.

MISD = Multiple Instruction Single Data – множественный поток команд и одиночный поток данных. Теоретически в этом типе машин множество инструкций должно выполняться над единственным потоком данных.

SIMD = Single Instruction Multiple Data – одиночный поток команд и множественный поток данных. Эти системы обычно имеют большое количество процессоров, от 1024 до 16384, которые могут выполнять одну и ту же инструкцию относительно разных данных в жесткой конфигурации.

MIMD = Multiple Instruction Multiple Data – множественный поток команд и множественный поток данных. Эти машины параллельно выполняют несколько потоков инструкций над различными потоками данных.

Вопрос 14. Конфликты по управлению

Конфликты по управлению – конфликт, возникающий при непоследовательном переходе в процессе выполнения команды, т.е. вместо перехода с позиции i на позицию i+1 происходит перескок, а, поскольку программа ещё не подгрузила данные на перескок, происходит торможение.

Конфликты по управлению могут вызывать даже большие потери производительности конвейера, чем конфликты по данным. Когда выполняется команда условного перехода, она может либо изменить, либо не изменить значение счетчика команд. Если команда условного перехода заменяет счетчик команд значением адреса, вычисленного в команде, то переход называется выполняемым; в противном случае, он называется невыполняемым.

Простейший метод работы с условными переходами заключается в приостановке конвейера как только обнаружена команда условного перехода до тех пор, пока она не достигнет ступени конвейера, которая вычисляет новое значение счетчика команд

Вопрос 15. Структурные конфликты

Структурный конфликт – конфликт по ресурсам или при недостаточном их дублировании. Например, машина может иметь только один порт записи в регистровый файл, но при определенных обстоятельствах конвейеру может потребоваться выполнить две записи в регистровый файл в одном такте.

Возникают, например, и в машинах, в которых имеется единственный конвейер памяти для команд и данных. В этом случае, когда одна команда содержит обращение к памяти за данными, оно будет конфликтовать с выборкой более поздней команды из памяти. Чтобы разрешить эту ситуацию, можно просто приостановить конвейер на один такт, когда происходит обращение к памяти за данными.