Аппаратная поддержка суперскалярных операций

Неупорядоченная выдача и неупорядоченное завершение

Неупорядоченная выдача разрешает процессору нарушать предписанный программой порядок выдачи на исполнение. Это достигается за счет введения в процессор буферной памяти, которая называется окном команд. Каждая декодированная команда сначала помещается в окно команд. Процессор может продолжить выборку и декодирование новых команд вплоть до полного заполнения буфера. Выборка команд из буфера на исполнение определяется не последовательностью их поступления, а степенью готовности. Поэтому любая команда, для которой известны все операнды, немедленно выдается из буфера на исполнение, если требуемый функциональный блок (ФБ) свободен. Естественно, зависимые друг от друга команды могут выполняться только в порядке, предписанным программой. Например, в рассматриваемой диаграмме 15-ая команда может выполняться после 14-ой, а 16-ая может выполняться раньше 15-ой, т.к. от нее не зависит. Более раннее исполнение 16-ой команды приводит к уменьшению времени исполнения 6-ти команд еще на один такт, до 6-ти циклов процессора, что наглядно видно из приведенной временной диаграммы:

В каждом цикле процессора две команды из ступени декодирования пересылаются в буфер команд (окно). Выдача команд из буфера на исполнение производится по мере их готовности, с учетом их взаимосвязи. Окно команды не является дополнительной ступенью конвейера и не вносит дополнительной задержки. Поскольку стратегия с неупорядоченной выдачей и неупорядоченным завершением команд позволяет экономить несколько циклов процессора, то она и получила наибольшее распространение.

Для эффективной реализации стратегии с неупорядоченной выдачей и неупорядоченным завершением команд необходимо:

1. устранить зависимость команд по данным (зависимости типа ЧПЗ и ЗПЗ);

2. сохранить такой порядок выполнения команд, при котором общий итог вычислений совпал бы с результатом, полученном при строгом соблюдении программной последовательности. Эта проблема решается за счет переупорядочивания команд.

Устранить зависимость команд по данным это значит исключить использование в качестве операнда устаревшего значения регистра и не допустить, чтобы очередная команда программы занесла свой результат в регистр раньше, чем это сделала предшествующая команда. Для устранения зависимости по данным используется прием, который называется переименование регистров.

Дата добавления: 2013-12-12