Особенности реализации суперскалярных процессоров

В суперскалярных процессорах одновременная работа нескольких конвейеров становится источником дополнительных неувязок и проблем. К таким проблемам относятся проблемы поступления команд на исполнение и проблемы их завершения. Проблемы с поступлением команд на исполнение возникают тогда, когда нарушается последовательность выдачи команд, заданная программой, т.е. следующая команда может поступить в блок исполнения раньше предшествующей команды. Такая ситуация называется неупорядоченная выдача команд. Аналогичная проблема возникает при завершении команд. Нарушение порядка завершения команд называется неупорядоченное завершение команд.

Поэтому при параллельном выполнении нескольких команд процессор должен решить, в каком порядке он должен выбирать команды из памяти, исполнять их и производить запись результатов в память и регистры.

В принципе допускается нарушение последовательностей выдачи и завершения команд при условии, что это нарушение не приведет к неверному результату, т.е. полученный результат должен обязательно совпадать с результатом, полученным при выполнении команд в порядке, заданным программой.

Стратегии выдачи и завершения команд можно разделить на следующие категории:

1. упорядоченная выдача и упорядоченное завершение;

2. упорядоченная выдача и неупорядоченное завершение;

3. неупорядоченная выдача и неупорядоченное завершение.

Рассмотрим перечисленные стратегии на примере суперскалярного процессора с двумя конвейерами, который способен одновременно выбирать и декодировать две команды. Пусть также в состав процессора входят три отдельных функциональных блока (ФБ) и два устройства записи результата. Пусть процессор выполняет участок программы из шести команд, которые обозначим числами с 11 по 16, а на обработку этих команд существуют следующие ограничения:

- 11-ая команда требует для своего выполнения двух циклов процессора;

- 13-ая и 14-ая команды конфликтуют между собой за право обладания одним и тем же ФБ₃;

- 15-ая команда зависит от результата, который определяет 14-ая команда;

- 15-ая и 16-ая команды конфликтуют за право обладания одним и тем же ФБ₂.

Дата добавления: 2013-12-12