operatsioonautomaat (125-132) ..................................................................................................... 5 5. Konveier protsessoris ja mälus (163-167 mälu + 184 cpu) .................................................... 8 6. Vahemälu (Cache) (171-182) ................................................................................................ 10 7. Protsessori töö kiirendamine: superskalaarne protsessor, konveier, SIMD, spekulatiivne täitmine, mitmetuumalised protsessorid (183-186) ..................................................................... 12 8. Arvuti mälu hierarhia (188-189) ........................................................................................... 15 9. Arvuti mälude klassifikatsioon (190-191) ............................................................................ 16 10. Pooljuhtmälud (191-197) .................................................
Nõuded jõudlusele Nõuded energitarbele Reaalajatalitlusest tulenevad kitsendused Süsteemi projekteerimise kestus ja kulukus Süsteemi maksumus Süsteemile esitatavad erinõuded Protsessori jõudlust mõjutavad, lisaks teistele teguritele, selle sisalduvate registrite korraldus ning erinevate konveierite, eeskätt käsukonveieri, olemasolu ja talitluse korraldus. Protsessori mikroarhitektuuri kaudu realiseeritavaid variante : 1. Skalaarne protsessor 2. Superskalaarne protsessor 3. Käsukonveierita protsessor 4. Käsukonveieriga protsessor 5. Käskude järjestusepärase //in-order// töötlusega protsessor 6. Käskude järjestusevälise //out-of-order// töötlusega protsessor 7. Multilõimtöötlusega //multithreaded// protsessor 8. Monotuumne protsessor 9. Multituumne (mitmetuumne) protsessor Pollaci reegel Protsessorite jõudlus suureneb, tänu nende mikroarhitektuuri täiustamisele, ligikaudu võrdeliselt
kolm käsku kahe ajaühiku sees, mis teeb käsutaseme paralleelsuseks ILP=3/2. On olemas kaks varianti ILP lahendusteks: Rohkemate käskude samaaegne täitmine, mis peavad siiski olema erineval täitmise astmetel. Sellisel juhul on tegemist käsukonveieriga. Eri käskude samal astmel oleku võimaldamine. See lahendus nõuab täitmise ressursside mitmekordistamist. Seda lahendust pakub superskalaarne protsessor. Superskalaarseteks nimetatakse selliseid arhitektuure, mis on varustatud rohkem kui ühe konveieriga. Selliste arhitektuuride puhul on funktsionaalsed seadmed konveieris dubleeritud. Superskalaarse protsessori arhitektuuri saab omakorda rakendada erinevalt: sõltumatute konveieritega: iga funktsionaalne seade kuulub mingi kindla konveieri juurde osaliselt kattuvate konveieritega: funktsionaalsete seadmete osas kulude kokkuhoidmiseks
komponendid. Seetõttu on mõistlik realiseerida konveieris vaid sellised käsud, mille operandid on registermälus ja ka tulemus kirjutatakse sinna. Andmete sõltuvus – probleemiks on see, kui järgnevad käsud vajavad käivitamiseks eelmise käsu tulemust (nt. A + B C; C – E D). Kasutatakse ka andmete otseedastust, kus järgmine käsk saab eelneva käsu tulemuse operandiks enne resultaadi salvestamist registermällu. Konveierit on võimalik efektiivsemaks muuta. Superskalaarne protsessor – kasutab mitut paralleelset konveieriharu töö kiirendamiseks. Sõltumatud käsud täidetakse eri konveierites. 5 VLIW arhitektuuriga protsessor – koormab tõhusamalt riistvara, analüüsides, milliseid käike saab korraga täita ja järjestades käsud selle järgi ümber. Superkonveieriga protsessor – kõik käsud jagatakse omakorda sõltumatuteks alamkäskudeks
Paralleelsust kasutatakse suurte süsteemide korral. Flynn’i klassifikatsiooni kohaselt jagunevad paralleelprotsessorid: SISD, SIMD, MIMD, MISD. SISD – üks käsuvoog ja üks andmevoog Kasutatakse juhul kui protsessori tööd on vaja kiirendada 5 kuni 10 korda. Käsuvoo täitmisel rakendatakse ühtainust protsessorit, mille korral andmed salvestatakse mällu. Käske täidetakse etappidena. Käsutasandi paralleelsusesse kuuluvad 1) konveier 2) superskalaarne arhitektuur (konveieril on mitu haru, mida täidetakse paraleelselt). SIMD – üks käsuvoog ja mitu andmevoogu Käsutasandi paralleelsusesse kuuluvad 1) vektor protsessor ja 2) maatriks protsessor. Käsuvoo täitmisel rakendatakse kõiki protsessoreid s.t sisse tuleb üks käsk, mida täidavad kõik protsessorid, kuid käske täidetakse erinevate admetega. 1) Vektor protsessor Vektor protsessori puhul on ALU-sid mitu, mis töötavad ühe ja sama operatsiooniga, kuid mis võtavad
annaabi.ee 
