PROCESADORES SUPERESCALARES

Transcripción

1 PROCESADORES SUPERESCALARES Distribución Organización de la ventana de instrucciones Operativa de una estación de reserva individual Lectura de los operandos Renombramiento de registros Ejemplo de procesamiento

2 RENOMBRAMIENTO DE REGISTROS. Rango de Vida El tiempo durante el que un dato almacenado en un registro es válido es el rango de vida del registro.(es decir, el tiempo entre dos escrituras consecutivas) Cada rango de vida conforma por sí mismo una dependencia verdadera RAW

3 RENOMBRAMIENTO DE REGISTROS Una unidad funcional de suma/resta (1 ciclo) y otra de multiplicación/división (2 ciclos) La ejecución fuera de orden hace que se ejecute i5 pero genera riesgo WAR con i4 y riesgo WAW con i3 (solapamiento de 2 rangos de vida). SOLUCIÓN Ejecución secuencial de las instrucciones y la escritura ordenada de los registros que hacen de operandos destino. (EN CONTRA DE SUPERESCALAR) Detener aquellas instrucciones dependientes hasta que la instrucción inicial haya acabado (obligada para dependencias RAW pero no para dependencias falsas dinámico de los registros de la arquitectura mediante hardware ) considerando solo dependencias RAW

4 RENOMBRAMIENTO DINÁMICO DE REGISTROS MEDIANTE HARDWARE Paso 1: Resolución de los riesgos WAW y WAR Se renombran de forma única los operandos destino de las instrucciones. (resuelve WAW y WAR) Paso 2: Mantenimiento de las dependencias RAW Se renombran todos los registros fuente que son objeto de una escritura previa utilizando el nombre usado en el paso 1. El dinámico se realiza en el fichero de registros de (RRF) (a diferencia del fichero de registros de la arquitectura (ARF)). EL RRF se puede organizar de tres formas Único fichero de registros formados por la suma del RRF y del ARF Estructura independiente pero accesible desde el ARF Parte del buffer de reordenamiento y accesible desde el ARF

5 ORGANIZACIÓN INDEPENDIENTE DEL RRF CON ACCESO INDEXADO El ARF (FICHERO DE REGISTROS DE LA ARQUITECTURA) tiene Datos: contiene el valor del registro Índice que indica la entrada del RRF que corresponde al último realizado (NUEVO!!) Ocupado que indica si el registro ha sido renombrado El RRF (FICHERO DE REGISTROS DE RENOMBRAMIENTO) tiene Datos: resultado de la instrucción que ha causado el Válido: Indica que todavía no se ha realizado la escritura en el RRF Ocupado: el registro sigue siendo utilizado por instrucciones pendientes de ejecución y no puede liberarse

6 ORGANIZACIÓN INDEPENDIENTE DEL RRF CON ACCESO INDEXADO Situaciones ante un por una instrucción de escritura Instrucción pendiente de escritura, datos no actualizados, pendiente de ejecución (Válido RRF=0) Instrucción finalizada. La información en el ARF no está actualizada (Ocupado RRF=1 y Válido =1) Instrucción terminada. La información del ARF está actualizada (Ocupado ARF=0)

7 ORGANIZACIÓN INDEPENDIENTE DEL RRF CON ACCESO ASOCIATIVO El acceso al RRF se hace de forma asociativa, sin índice, buscando el id del ARF que ha provocado el. En este ejemplo, las 3 primeras entradas del ARF tienen el mismo significado del ejemplo anterior La 4ª entrada del ARF tiene dos s en las entradas Rr3 y Rr4 del RRF. Rr4 es un más actual por tener Último=1

8 ORGANIZACIÓN DEL RRF COMO PARTE DEL BUFFER DE REORDENAMIENTO El buffer de reordenamiento hace de RRF. Incorpora un campo datos y otro válido. El campo Ocupado ya existe en el buffer Situaciones que se producen al efectuar la lectura de un operando El registro del ARF no está pendiente de ninguna escritura y no está renombrado Ocupado=0. Se lee directamente el Dato. El registro del ARF es destinatario de una escritura. Ha sido renombrado, bit Ocupado=1, índice tiene un índice al buffer. En el buffer puede ser que Válido=0 La instrucción está pendiente de finalizar. No tenemos el resultado de la misma Válido=1 El valor del registro del RRF se ha actualizado. La operación debe terminar, actualizando el valor del ARF. Cuando la operación termina Ocupado =0

9 Ejemplo de procesamiento de instrucciones con Planificación dinámica con lectura de operandos (VALORES + IDENTIFICADORES FUENTE Y DESTINO) y de registros mediante un RRF independiente con acceso indexado. de 4 instrucciones/ciclo a 2 estaciones de reserva individuales. 1 unidad funcional suma/resta (1 ciclo) y multiplicación/división (2 ciclos) Estación de reserva individual emite 1 instrucción /ciclo

10 Estación de reserva individual suma/resta (1 ciclo) Estación de reserva individual mult/div (2 ciclos) Ejemplo de procesamiento

11 Ejemplo de procesamiento Rr Estación de reserva individual suma/resta (1 ciclo) Estación de reserva individual mult/div (2 ciclos)

12 Ejemplo de procesamiento Rr Estación de reserva individual suma/resta (1 ciclo) Estación de reserva individual mult/div (2 ciclos)

13 Ejemplo de procesamiento 0 0 Estación de reserva individual suma/resta (1 ciclo) Estación de reserva individual mult/div (2 ciclos)

14 Ejemplo de procesamiento Estación de reserva individual suma/resta (1 ciclo) Estación de reserva individual mult/div (2 ciclos)

15 Ejemplo de procesamiento Estación de reserva individual suma/resta (1 ciclo) Estación de reserva individual mult/div (2 ciclos)

16 Ejemplo de procesamiento Estación de reserva individual suma/resta (1 ciclo) Estación de reserva individual mult/div (2 ciclos)

17 Ejemplo de procesamiento Estación de reserva individual suma/resta (1 ciclo) Estación de reserva individual mult/div (2 ciclos)

18 Ejemplo de procesamiento Estación de reserva individual suma/resta (1 ciclo) Estación de reserva individual mult/div (2 ciclos)

19 Ejemplo de procesamiento Estación de reserva individual suma/resta (1 ciclo) Estación de reserva individual mult/div (2 ciclos)

20 Estación de reserva individual suma/resta (1 ciclo) Estación de reserva individual mult/div (2 ciclos) Ejemplo de procesamiento

21 Estación de reserva individual suma/resta (1 ciclo) Ejemplo de procesamiento

22 Estación de reserva individual suma/resta (1 ciclo) Ejemplo de procesamiento Ciclo 6(inicio): Termina i2, se actualiza R2 y se libera Rr1 Termina i4, se actualiza R3 y se libera Rr3 I5 se encuentra en el 2º ciclo

23 Estación de reserva individual suma/resta (1 ciclo) Ejemplo de procesamiento

24 Estación de reserva individual suma/resta (1 ciclo) Ejemplo de procesamiento de instrucciones con Las instrucciones terminan fuera de orden (i3 termina antes que i1) Se cumplen todas las dependencias de datos pero ante una interrupción excepción no se podrían tratar correctamente.