Суперконвейерные процессоры

Суперконвейеризация сводится к увеличению количества ступеней конвейера, как за счет добавления новых ступеней, так и путем дробления уже имеющихся ступеней на несколько простых подступеней. В каждой из подступеней операции реализуются с помощью наиболее простых технических средств и с минимальными затратами времени, что позволяет увеличить тактовую частоту внутри конвейера.

Рассмотрим работу суперконвейерного процессора на примере конвейера команд, в котором каждая из шести ступеней разбита на две более простые подступени, причем выполнение операции в подступенях занимает половину тактового периода.

Таким образом, девять команд на суперконвейере выполняются за десять тактов, тогда как на стандартном конвейере за 14 тактов (рис.1). Рост производительности на суперконвейере достигается за счет того, что в течении одного такта выполняется две команды.

Критерием для причисления процессора к суперконвейерному служит число ступеней в конвейере команд. К суперконвейерным относятся процессоры, в которых ступеней больше шести. Первым серийным суперконвейерным процессором считается MIPS R4000, в котором конвейер команд включал восемь ступеней. Количество ступеней в микропроцессорах Pentium фирмы Intel равно десяти для Pentium III и 20-ти Pentium IV.

Удлинение конвейера ведет не только к росту производительности, но и к росту проблем конвейеризации. В длинном конвейере возрастает вероятность конфликтов, дороже встает ошибка предсказания перехода, поскольку приходится очищать большее число ступеней, на что требуется дополнительное время. Усложняется также и логика взаимодействия ступеней конвейера между собой. Однако, несмотря на перечисленные проблемы, все большее количество фирм выпускают Суперконвейерные процессоры, успешно справляясь с трудностями конвейеризации.

Дата добавления: 2013-12-12