Технологии повышения производительности процессов Технологии повышения производительности

Технологии повышения производительности процессов

Технологии повышения производительности процессоров: • Конвейерная обработка команд. Суперскаляризация; • Матричные и векторные процессоры; • Динамическое исполнение; • Технология Hyper-Threading (HT); • Процессор Pentium.

Конвейерная обработка команд. Суперскаляризация. Принцип конвейерной обработки команд: Все этапы команды задействуются только один раз и всегда в одном и том же порядке Конвейеризация осуществляет многопоточную параллельную обработку команд, так что в каждый момент одна команда считывается, другая декодируется и т. д. , и всего одновременно находится пять команд. Каждая часть устройства называется ступенью конвейера, а общее число ступеней – длиной линии конвейера.

Матричные и векторные процессоры Матричный процессор имеет архитектуру, рассчитанную на обработку числовых массивов. Процессор предназначен для реализации некоторых специальных функций, например управление БД. Векторный процессор обеспечивает параллельное выполнение операции над массивами данных, что делает их несколько раз более быстрыми. Максимальная скорость передачи данных в векторном формате может составлять 64 Гбайтс

Динамическое исполнение Это совокупность технологий обработки данных на процессоре, обеспечивающая более эффективную работу процессора за счёт манипулирования данными, а не простого исполнения списка инструкций. Динамическое исполнение представляет собой комбинацию трёх методов обработки данных: • Множественное предсказание ветвлений • Анализ потока данных • Спекулятивное (по предложению) исполнение

Множественное предсказание ветвлений Предсказывает прохождение программы по нескольким ветвям: процессор может предвидеть разделение потока инструкций, используя алгоритм множественного предсказания ветвлений. Этот метод позволяет, увеличит загруженность процессора. Анализ потока данных Анализирует и составляет график исполнения инструкций в оптимальной последовательности, независимо от порядка их следования в тексте программы. Зависит, лишь от того готовы ли декодированные инструкции к непосредственному исполнению.

Спекулятивное выполнение Повышает скорость выполнения, просматривая программу вперёд и исполняя те инструкции, которые необходимы. Процессор выполняет инструкции (до 5 ти одновременно) по мере их поступления в оптимизированной последовательности (спекулятивно). Примером такого выполнения может являться процессоры уровня IA-64. Возможности его архитектуры: • Предикация – одновременное исполнение двух ветвей программы, вместо предсказания переходов. • Опережающее чтение данных, т. е. загрузка данных в регистры с опережением, до того, как определилось реальное ветвление программы.

Технология Hyper-Threading (HT) Здесь реализуется разделение времени на аппаратном уровне: физически процессор разбивается на два логических процессора, каждый из которых использует ресурсы чипа – ядро, кэш-память, шины, исполнительное устройство. Ядро процессора выполняет два процесса одновременно.

Процессор Pentium состоит из следующих блоков: Ядро. Основное исполнительное устройство. Предсказатель переходов. Пытается угадать направление ветвления программы. Буфер адреса переходов. Обеспечивает динамическое предсказание переходов. Блок плавающей точки. Выполняет обработку чисел с плавающей точкой. Кэш-память первого уровня. Процессор имеет два банка памяти по восемь Кбайт. Интерфейс шины. Передаёт в ЦП поток команд и данных, а так же передает команды из ЦП.