دانلود پاورپوینت آشنایی با مفهوم پردازش خط لوله اي

  دانلود پاورپوینت آشنایی با مفهوم پردازش خط لوله اي

مفهوم پردازش خط لوله اي

عنوان های پاورپوینت آشنایی با مفهوم پردازش خط لوله اي عبارتند از :

آشنایی با مفهوم پردازش خط لوله اي
مفهوم پردازش خط لوله اي
مفهوم پردازش خط لوله اي
لباسشويي به صورت متوالي
لباسشويي به صورت خط لوله اي
مفهوم پايه
خط لوله ای کردن
نكاتي در مورد پردازش خط لوله اي
پنج مرحله سيكل دستورالعمل
پنج مرحله مسير داده پردازنده MIPS
رجیسترهای بین مراحل خط لوله
تجسم خط لوله

  دانلود پاورپوینت آشنایی با مفهوم پردازش خط لوله اي
مفهوم پردازش خط لوله اي

  دانلود پاورپوینت آشنایی با مفهوم پردازش خط لوله اي
مفهوم پردازش خط لوله اي
مشكلاتي كه در پردازش خط لوله اي بوجود مي آيد
One Memory Port/ Structural Hazards
One Memory Port/ Structural Hazards
Data Hazard on $1

روش Forwarding براي حل مشكل Data Hazard
تغييرات سخت افزاري براي پشتيباني ازForwarding
سه نوع Data Hazard
سه نوع Data Hazard
سه نوع Data Hazard
Data Hazard حتي با استفاده از Forwarding
Data Hazard حتي با استفاده از Forwarding
Software Scheduling to Avoid Load Hazards
Control Hazard on Branches - Three Stage Stall
Branch Stall Impact
Four Branch Hazard Alternatives

Summary : Control and Pipelining
Single Cycle, Mult-Cycle, vs. Pipeline

تکه ها و قسمت های اتفاقی از فایل آشنایی با مفهوم پردازش خط لوله اي

مفهوم پردازش خط لوله اي
مفهوم پردازش خط لوله اي
مثال: شستن لباسها
Ali, Bahram, Cathy, Dara هر كدام مقداري لباس دارند كه مي خواهند بشورند، خشك كنند و اتو كنند.
عمل شستن 30 دقيقه طول مي كشد.

عمل خشك كردن 40 دقيقه طول مي كشد.

  دانلود پاورپوینت آشنایی با مفهوم پردازش خط لوله اي
مفهوم پردازش خط لوله اي

اتو زدن 20 دقيقه طول مي كشد.
لباسشويي به صورت متوالي
در انجام متوالي اعمال مذكور 6 ساعت براي كار چهار نفر طول ميكشد.
لباسشويي به صورت خط لوله اي
انجام اعمال مذكور به صورت خط لوله اي 3.5 ساعت براي كار چهار نفر طول ميكشد.
مفهوم پايه
خط لوله: چندین دستورالعمل به طور همزمان در حال اجر هستند.
خط لوله به بخش ها یا قطعات تقسیم می شود.
چرخه ماشین بوسیله کندترین مرحله خط لوله معین می گردد.
معمولا چرخه ماشین = پالس ساعت
خط لوله ای کردن
اگر n تکلیف (Task) داشته باشیم که زمان اجرای هر کدام از آن ها برابر با tn باشد (زمان انجام کل تکالیف = n*tn)، با فرض اینکه تعداد قطعات خط لوله k باشد و هر قطعه در tp انجام پذیر باشد (پالس ساعت = tp):
Task اول در k پالس (k*tp) انجام می پذیرد.
Task های دیگر هر کدام در پالس زمانی بعدی (یک پالس زمانی) تکمیل خواهند شد، پس زمان لازم برای انجام (n-1) تکلیف دیگر برابر با (n-1)*tp خواهد شد.
در نتیجه افزایش سرعت پردازش خط لوله نسبت به پردازش غیر خط لوله ای از فرمول زیر محاسبه می گردد: S = ntn / (k + n - 1)tp

نكاتي در مورد پردازش خط لوله اي
پردازش خط لوله اي يك كار خاص را سريعتر نميكند، بلكه توان عملياتي كل را بهبود ميبخشد.
سرعت خط لوله توسط كندترين مرحله محدود ميگردد.
با استفاده از منابع مختلف چند كار همزمان باهم اجرا ميشوند.
در حالت ايده آل، تسريع به تعداد مراحل خط لوله است.
مراحل نامتعادل (با زمان اجراي نامساوي) سرعت و كارايي خط لوله را كاهش ميدهد.
زماني كه براي پر كردن و خالي كردن خط لوله صرف ميشود نيز باعث كاهش سرعت خط لوله ميگردد.
پنج مرحله سيكل دستورالعمل
Ifetch: Instruction Fetch
Fetch the instruction from the Instruction Memory
Reg/Dec: Registers Fetch and Instruction Decode
Exec: Calculate the memory address
Mem: Read the data from the Data Memory
Wr: Write the data back to the register file
پنج مرحله مسير داده پردازنده MIPS
رجیسترهای بین مراحل خط لوله
Need registers between stages
To hold information produced in previous cycle
تجسم خط لوله
مشكلاتي كه در پردازش خط لوله اي بوجود مي آيد
Limits to pipelining: Hazards prevent next instruction from executing during its designated clock cycle
Structural hazards: HW cannot support this combination of instructions

Data hazards: Instruction depends on result of prior instruction still in the pipeline

Control hazards: Caused by delay between the fetching of instructions and decisions about changes in control flow (branches and jumps).
One Memory Port/ Structural Hazards
One Memory Port/ Structural Hazards
Data Hazard on $1

روش Forwarding براي حل مشكل Data Hazard
تغييرات سخت افزاري براي پشتيباني ازForwarding
سه نوع Data Hazard

Read After Write (RAW) InstrJ tries to read operand before InstrI writes it
Caused by a “Dependence” (in compiler nomenclature). This hazard results from an actual need for communication.
سه نوع Data Hazard
Write After Read (WAR) InstrJ writes operand before InstrI reads it

Called an “anti-dependence” by compiler writers.This results from reuse of the name “r1”.
سه نوع Data Hazard

Write After Write (WAW) InstrJ writes operand before InstrI writes it.

Called an “output dependence” by compiler writersThis also results from the reuse of name “r1”.
Data Hazard حتي با استفاده از Forwarding
Data Hazard حتي با استفاده از Forwarding
Software Scheduling to Avoid Load Hazards
Fast code:
LW Rb,b
LW Rc,c
LW Re,e
ADD Ra,Rb,Rc
LW Rf,f
SW a,Ra
SUB Rd,Re,Rf
SW d,Rd
Control Hazard on Branches - Three Stage Stall
Branch Stall Impact
If CPI = 1, 30% branch, Stall 3 cycles => new CPI = 1.9!
Two part solution:
Determine branch taken or not sooner, AND
Compute taken branch address earlier
Four Branch Hazard Alternatives
1: Stall until branch direction is clear
2: Predict Branch Not Taken
3: Predict Branch Taken
4: Delayed Branch

  دانلود پاورپوینت آشنایی با مفهوم پردازش خط لوله اي
مفهوم پردازش خط لوله اي

Summary : Control and Pipelining
Just overlap tasks; easy if tasks are independent
Speed Up  Pipeline Depth; if ideal CPI is 1, then:

Hazards limit performance on computers:
Structural: need more HW resources
Data (RAW,WAR,WAW): need forwarding, compiler scheduling
Control: Delayed branch, prediction

Single Cycle, Mult-Cycle, vs. Pipeline

30 تا 70 درصد پروژه | پاورپوینت | سمینار | طرح های کارآفرینی و  توجیهی |  پایان-نامه |  پی دی اف  مقاله ( کتاب ) | نقشه | پلان طراحی |  های آماده به صورت رایگان میباشد ( word | pdf | docx | doc | )