Реклама

Наш канал:

Таненбаум Э.- Архитектура компьютера. стр.242

В реальных машинах счетчик обращений также следит за использованием функционального блока, чтобы избежать выдачи команды, для которой нет доступного функционального блока. Для простоты мы предполагаем, что подходящий функциональный блок всегда есть в наличии, поэтому функциональные блоки в таблице не показаны.

В первой строке табл. 4.11 представлена команда 1, которая перемножает значения регистров R0 и R1 и помещает результат в регистр R3. Поскольку ни один из этих регистров еще не используется, команда запускается, а счетчик обращений показывает, что регистры R0 и R1 считываются, а регистр R3 записывается.

Таблица 4,11, Суперскалярный процессор с последовательной выдачей и последовательным завершением команд

Ни одна из последующих команд не может записывать результат в эти регистры и не может считывать регистр R3 до тех пор, пока не завершится выполнение команды 1. Поскольку это команда умножения, она закончится в конце цикла 4. Значения счетчика обращений, приведенные в каждой строке, отражают состояние регистров после запуска команды, записанной в этой же строке. Пустые клетки соответствуют значению 0.

Поскольку в качестве примера рассматривается суперскалярная машина, которая может запускать две команды за цикл, вторая команда выдается также во время цикла 1. Она складывает значения регистров R0 и R2, а результат сохраняет в регистре R4. Чтобы определить, можно ли запускать эту команду, применяются следующие правила:

1. Если какой-нибудь операнд записывается, запускать команду нельзя (RAW-взаимозависимость).

2. Если считывается регистр результатов, запускать команду нельзя (WAR-взаимозависимость).

3. Если записывается регистр результатов, запускать команду нельзя (WAW-взаимозависимость).

Мы уже рассматривали реальные взаимозависимости (RAW-взаимозависи-мости), имеющие место, когда команде в качестве источника нужно использовать результат предыдущей команды, которая еще не завершилась. Два других типа взаимозависимостей менее серьезные. По существу, они связаны с конфликтами ресурсов. При WAR-взаимозависимости (Write After Read — запись после чтения) одна команда пытается перезаписать регистр, который предыдущая команда еще не закончила считывать. WAW-взаимозависимость (Write After Write — запись после записи) похожа на WAR-взаимозависимость. Подобной взаимозависимости можно избежать, если вторая команда будет помещать результат где-либо в другом месте еще (возможно, временно). Если ни одна из трех упомянутых ситуаций не возникает и нужный функциональный блок доступен, команду можно выдать. В этом случае команда 2 использует регистр R0, который в данный момент считывается незаконченной командой, но подобное перекрытие допустимо, поэтому команда 2 может запускаться. Сходным образом команда 3 запускается во время цикла 2.

А теперь перейдем к команде 4, которая должна использовать регистр R4. К сожалению, из таблицы мы видим, что в регистр R4 в данный момент производится запись (см. строку 3 в таблице). Здесь имеет место RAW-взаимозависи-мость, поэтому блок декодирования простаивает до тех пор, пока регистр R4 не станет доступным. Во время простоя блок декодирования прекращает получать команды из блока выборки команд. Когда внутренние буферы блока выборки команд заполнятся, он прекращает вызывать команды из памяти.