Организация процессоров

Соответствие между регистрами задается таблицей отображения, которая динамически обновляется после декодирования каждой команды. Это облегчает процессору планирование загрузки конвейера. Конфликты по управлению возникают при конвейеризации команд условных переходов. По статистике до 15%-20% всех команд в программе - это команды условных переходов. Конфликт проявляется в том, что адрес условного перехода определяется только в конце выполнения команды, в то время, как конвейер уже должен быть заполнен командами из какой-то одной ветви. Если не обрабатывать конфликт, то производительность конвейера может снижаться в 2 и большее число раз. Способы борьбы с конфликтами по управлению можно разделить на 2 группы: статические и динамические. К статическим методам можно отнести: 1) Возврат, т.е. статическое прогнозирование перехода как всегда выполняемого, либо – всегда не выполняемого с последующей очисткой конвейера в случае неправильного прогноза и возвратом к нужной команде. 2) Разворачивание циклов. Поскольку многие условные переходы связаны с определением условия выхода из цикла, то в случае, когда число шагов цикла заранее известно и невелико, можно «развернуть» цикл, то есть продублировать тело цикла столько раз, сколько необходимо, отказавшись от проверки условия вообще. Это приведет к увеличению кода программы, но избавит от конфликта по управлению. 3) Задержанные переходы (использование «слотов задержки»). Под слотами задержки понимают участки программы, которые будут занесены в конвейер и успеют выполниться до выяснения адреса перехода в условной команде. Идея их использования состоит в том, чтобы заполнять слоты задержки «полезными» или «невредными» командами, то есть такими, которые либо не зависят от условия, либо – не приведут к нарушению логики программы, даже если их выполнение окажется лишним. (Рис. 3.8) 4) Предсказание переходов на основе профиля программы. Профилирование (profiling) предусматривает составление прогноза о выполнении тех или иных переходов на основе статистических наблюдений за программой по результатам ее многократного прогона.