Компютрите

отвън и отвътре

©Христо Тужаров, 2007

КОНВЕЙЕРНА ОБРАБОТКА НА ДАННИ

 

[Home] [Карта на книгата] [Асеневци] [Инфопедия] [За проекта] [Начало на книгата]

ПРОЦЕСОР

СЪВРЕМЕННИ ПРОЦЕСОРИ 

ХАРАКТЕРИСТИКИ НА СЪВРЕМЕННИТЕ ПРОЦЕСОРИ

КОНВЕЙЕРНА ОБРАБОТКА НА ДАННИ

RISC ЯДРО НА ПРОЦЕСОРА 

ВЪТРЕШНА КЕШ ПАМЕТ НА ПРОЦЕСОРА

ПОСЛЕДОВАТЕЛНОСТ НА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА  ИНСТРУКЦИИТЕ

МУЛТИМЕДИЙНИ ИНСТРУКЦИИ НА ПРОЦЕСОРА

ДРУГИ ТЕХНИКИ В СЪВРЕМЕННИТЕ ПРОЦЕСОРИ

ПРОЦЕСОРИ С ДВЕ ЯДРА

 

 

Съвместяване на операции при обработка на данни

Компонентите на компютъра във всеки момент  от времето изпълняват едновременно повече от една базова операция. Този метод включва две понятия - паралелизъм и конвейеризация.

 

конвейрна обработка на данни

 

Паралелизъм

Съвместяването на операциите се постига чрез няколко копия на апаратната структура. Високата производителност се постига за сметка на едновременната работа на всички елементи от структурата. осъществяващи решение на различни части от задачата.

 

Конвейеризация (или конвейерна обработка)

 Базира се на разделяне на подлежащата за изпълнение операция на по-малки части, наричани фази и заделянето за всяка от тях отделен блок апаратура. Производителността в този случай се постига поради това, че в различните фази на конвейера се изпълняват няколко команди.

 

Всички съвременни процесори използват конвейерната (pipelined) архитектура в различните и варианти. Това означава, че всяка команда  се изпълнява от няколко апаратни блока, обединени в конвейер. Първият процесор, в който се използва това решение е Intel 486, с конвейер от пет фази.

 

Конвейрите от класически тип са 5 - фазови и включват основните процеси при изпълнение на една инструкция:

Извличане на инструкция à Декодиране на инструкция à Изтегляне на операндите à  Изпълнение на инструкцията à Запис на резултата.

 

В идеалния случай при всеки такт на процесора в конвейера влиза една инструкция и излиза резултата от друга инструкция, а тези които вече се намират на някаква фаза се преместват в следващата.

 

Класически пет фазов конвейер за обработка на данни

Като резултат процесорът на всеки такт може да завършва по една инструкция. При някои процесори 5-те основни фази се разделят на многофазни операции, за да се намали сложността на всяка от фазите.

 

Броят на конвейрите в един процесор може да бъде различен и от тях зависи колко инструкции теоретично могат да се обработят за един такт. Процесор с един конвейер се нарича скаларен. При него в началото на конвейера едновременно може да се намира само една инструкция. По - развитите процесори, които включват няколко конвейера се наричат супер скаларни. Те могат да изпълняват повече от една инструкция за такт.

 

Хипер конвейеризация за обработка на данни

Съществува взаимозависимост между сложността на командите и елементите на конвейера.

  • Колкото по-опростена е една команда, толкова на по-голяма честота е способно да работи изпълняващото я ядро на процесора.

  • Колкото е по-елементарен един елемент на конвейера, толкова с по-голяма скорост той може да се движи.

  • Елементарния елемент може да реализира само просто действие, следователно количеството на елементите в конвейера трябва да нараства.