25.26. лекција УАР

25. Извршавање
инструкција
26. Серијско и
паралелно
извршавање
инструкцијa

Са инжињерске тачке гледишта,

1) микропроцесор ради на основу

кодираних инструкција,

2) да би извршио оно што

инстукција од њега тражи користи

кодиране податке и

3) по потреби одговара на догађаје

из спољног света.

• Понашање микропроцесора је дефинисано програмом чији се делови
(инструкције) тактовано узимају из програмске меморије. Да би неке од ових
инструкција извршио, микропроцесор мора да користи податке који се такође
налазе у некој меморији. Код микропроцесорског система постоји само једна
адресна магистрала и само један магистрала за податке на коју се повезују и
програмска меморија и меморија за податке. Обе меморије користе исту
магистралу за размену података са микропроцесором формирајући von
Neumann архитектуру микропроцесорског система. Von Neumann
архитектура захтева раздвајање програма од података тако што се они
постављају у различите делове меморијског простора.

• Користећи различите адресе, CPU
зна да ускоро ка њој стиже
инстукција или податак. Централна
процесорска јединица добија
инструкције из меморије, декодује
их и секвенцијално врши преко
инструкција програмиране задатке.
По потреби користи и податке које
узима из меморије за податке. Све
се ради секвенцијално у времену,
скоро ништа не може да се деси
истовремено у микропроцесору.

Микропроцесор константно понавља један
исти циклус операција:

• Узимање инструкције (fetching instruction
phase)

• Декодавање инструкције (decode phase)

• Извршење инструкције (execute phase)

Основни инструкцијски “fetch–decode–execute”
циклус је приказан на следећој слици:

Multiple Select

Од којих инструкција се састоји циклус операција микропроцесора?

• Узимање инструкције

• Давање инструкције

• Декодавање инструкције

• Извршење инструкције

• Кодирање инструкције

Начини
извршавања
инструкција

- серијско,

паралелно и

проточно.

Постоје три основна начина

извршавања инструкција

код микропроцесора:

Multiple Select

Која су три основна начина извршавања инструкција код микропроцесора?

• Уздужно

• Серијско

• Паралелно

• Редно

• Проточно

•Серијско
извршавање

Серијско извршавање инструкција је
најспорије, најпрецизније, најстарије, не
захтева посебне врсте процесора .

Свака следећа инструкција програма се
мора прво завршити са обрадом да био
следећа инструкција могла да се преузме
у обраду.

Дужина трајања циклуса мора бити
довољно дугачка да би свака инструкција
имала времена да се изврши што знатно
успорава рад процесора.

Multiple Choice

Које извршавање инструкција не захтева посебне врсте процесора?

• Уздужно

• Серијско

• Паралелно

• Редно

• Проточно

Multiple Choice

Код које инструкције свака следећа инструкција програма се
мора прво завршити са обрадом да био
следећа инструкција могла да се преузме
у обраду?

• Уздужно

• Серијско

• Паралелно

• Редно

• Проточно

Multiple Choice

Код које инструкције дужина трајања циклуса мора бити
довољно дугачка да би свака инструкција
имала времена да се изврши што знатно
успорава рад процесора?

• Уздужно

• Серијско

• Паралелно

• Редно

• Проточно

Паралелно извршавање

Новији начин, брзо

извршавање,

прецизно, захтева

посебне типове

процесора.

Могуће је

истовремено

обрађивати више

инструкција.

Multiple Choice

Које извршавање инструкција захтева посебне врсте процесора?

• Уздужно

• Серијско

• Паралелно

• Редно

• Проточно

Multiple Choice

Које извршавање инструкција омогућава истовремено обрађивање више инструкција?

• Уздужно

• Серијско

• Паралелно

• Редно

• Проточно

Проточно

извршавање

(pipeline)

• Долази до преклапања

корака извршавања

инструкције, али се никад

не извршавају истовремено

две исте фазе различитих

инструкција (као на

транспортној траци за

паковање производа).

Multiple Choice

Код ког извршавања инструкције долази до преклапања корака извршавања инструкције?

• Уздужног

• Серијског

• Паралелног

• Редног

• Проточног

• Значи, ако се извршење

састоји из 4 фазе (f,d,e,w)

и треба извршити 5 инструкција

, процесор ће моћи да за

време једне периоде изврши 4

фазе (свака фаза припада једној

од 5 инструкција).

• Значи, по циклусу се добија

један резултат.

• За процесоре који

подржавају овакав начин

извршења инструкција, каже

се да поседује вишестепену

проточност.

Multiple Choice

Шта имају процесори који подржавају проточни начин извршења функција?

• Вишекорисну точивост

• Вишестепену проточност

• Вишестепену точивост

• Вишекорисну проточност

Multiple Choice

Код ког извршења се по циклусу добија један резултат?

• Редног

• Серијског

• Паралелног

• Проточног

Суперпроточност

(суперпроточно

извршавање

инструкција, или

суперпроточна

архитектура

рачунара)

• Завршетак извршавања

сваке инструкције је на

половини периоде такта

генератора. Тако се

повећава брзина проточног

извршавања.

Multiple Choice

Код ког извршења инструкција завршетак извршавања сваке инструкције је на половини периоде такта генератора?

• Серијског

• Паралелног

• Проточног

• Суперпроточног

• Суперскаларног

Суперскаларна

архитектура

микропроцесора
(суперскаларно

извршавање
инструкција)

• Микропроцесор може

истовремено започети

извршавање истих фаза

две инструкције

(проточне обраде које

раде паралелно).

Ниво паралелизма инструкција
означава број инструкција
програма које могу да се
извршавају паралелно.
Код већине савремених процесора
се примењује проточна и
суперскаларна обрада.
Још боље искоришћење овог
концепта је ако се омогући
промена редоследа којим се
инструкције извршавају, у односу
на оригинални програм.

Multiple Choice

Шта представља ниво паралелизма инструкција?

• Величина програма који се извршава на процесору.
• Број инструкција које могу бити извршене истовремено у процесору.
• Број меморијских јединица у процесору.
• Број процесора у рачунару.

Напомена
Извршавање инструкције може бити
у 5 фаза (степена): прихватање,
декодирање, прихватање операнада,
извршавање, упис (меморисање)
резултата.
Или у 6 фаза: прихватање,
декодирање, одређивање адресе
операнда, дохватање операнда,
извршавање, упис (меморисање)
резултата.

Open Ended

Извршавање инструкције може бити у 5 фаза (степена):

Open Ended

Извршавање инструкције може бити у 6 фаза (степена):

Хазарди

• Извршавање инструкције може

бити привремено заустављено.

Та појава (ситуација) се зове

хазард. То се још зове мехур у

проточној обради (stall) Због

хазарда настаје кашњење у

протоку, тј.проточној обради

инструкција.

Fill in the Blank

Хазард је

Fill in the Blank

Хазард се још назива

Multiple Choice

Шта настаје због хазарда?

• Престанак рада рачунара

• Кашњење у протоку

• Прекид дотока информација

• Убрзани прото

На пример, разлог хазарда је
зато што операнди које захтева
инструкција, нису још
израчунати од стране претходне
инструкције (то је хазард
података). Постоје и хазарди
ресурса, који настају када две
инструкције које се налазе у
различитим степенима pipeline-а
треба да приступе истом
ресурсу. Постоје и управљачки
хазарди и они настају због
скокова и других инструкција
које мењају вредност бројача
инструкција.

Multiple Choice

Како се назива хазард код ког операнди нису израчунати од претходне инструкције?

• хазард ресурса

• хазард података

• управљачки хазард

• скоковити хазард

Multiple Choice

Како се назива хазард код ког две инструкције које се налазе у различитим степенима pipeline-а треба да приступе истом ресурсу?

• хазард ресурса

• хазард података

• управљачки хазард

• скоковити хазард

Multiple Choice

Како се назива хазард који настаје због скокова и других инструкција које мењају вредност бројача инструкција?

• хазард ресурса

• хазард података

• управљачки хазард

• скоковити хазард

Multiple Choice

Које извршавање инструкција је представљено на слици?

• Паралелно

• Проточно

• Серијско

• Суперпроточно

• Суперскаларно

Multiple Choice

Које извршавање инструкција је представљено на слици?

• Паралелно

• Проточно

• Серијско

• Суперпроточно

• Суперскаларно

Multiple Choice

Које извршавање инструкција је представљено на слици?

• Паралелно

• Проточно

• Серијско

• Суперпроточно

• Суперскаларно

Multiple Choice

Шта је на слици?

• Паралелно извршење

• Проточно извршење

• Хазард

• Суперпроточно извршење

• Суперскаларно извршење

Multiple Choice

Које извршавање инструкција је представљено на слици?

• Паралелно

• Проточно

• Серијско

• Суперпроточно

• Суперскаларно

Multiple Choice

Које извршавање инструкција је представљено на слици?

• Паралелно

• Проточно

• Серијско

• Суперпроточно

• Суперскаларно