Pipeline. Organização de Computadores

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1 Piplin

2 Poco d Piplining (xmplo da lavandia) Ana, Buno, Cala, Luiz têm oupa uja a m lavada, cada, dobada guadada Lavadoa lva 30 minuto A B C D Scadoa lva 30 minuto Doba lva 30 minuto Guada lva 30 minuto

3 Piplining (xmplo da lavandia) 6 PM AM O d m T a f a A B C D Tmpo Poco qüncial d lavagm lva oito hoa paa o quato Quanto tmpo lvaia, utilizando- piplining?

4 Piplining (xmplo da lavandia) 12 2 AM 6 PM O d m A Tmpo T a f a B C D Utilizando- a técnica d piplin conom- 3,5 hoa no poco d lavagm!

5 Obvaçõ ob Piplining O d m T a f a 6 PM Tmpo A B C D Piplining não ajuda a mlhoa a latência d uma atividad, ma aumnta o thoughput Váia tafa opando m paallo utilizam cuo divo Aclação potncial = Númo d tágio d pip Taxa d piplin limitada plo tágio mai lnto Dquilíbio na duação do tágio duz a a aclação Tmpo paa nch o piplin paa vaziá-lo duz a aclação Pod paa po dpndência

6 Idéia Báica BI: Buca da intução M ux 0 DI: Dcodificação/ Litua do banco d gitado EX: Excução/ Cálculo do ndço MEM: Aco à mmóia ER: Ecita mo banco d gitado 1 4 o m ad o Rgitado Shift lft 2 o m ad o Rultado da oma PC Endço Intução Mmóia d Intuçõ Rg a lido #1 Rg a lido #2 Rg a cito 16 Dado lido #1 Dado lido #2 Ext. d inal 32 0 M ux 1 Zo UAL Rultado da UAL Endço Dado lido Mmóia d Dado Dado a cito M ux 1 0

7 O Cinco Etágio da Intução d Caga Ciclo 1 Ciclo 2 Ciclo 3 Ciclo 4 Ciclo 5 Load Buca Rg/Dc UAL Mm Rg Buca: Buca da intução da mmóia d intuçõ Rg/Dc: Litua do() gitado() dcodificação da Intução UAL: Calcula o ndço da mmóia d dado Mm: Lê dado da mmóia d dado Rg: Ecv o dado no banco d gitado

8 Piplining Odm d xcução do pogama (m intuçõ) lw lw Tmpo Buca Rg UAL 8n Aco ao dado Rg Buca Rg UAL Aco ao dado Rg lw n Buca 8n... Odm d xcução Tmpo do pogama (m intuçõ) lw lw lw Buca 2n Rg Buca UAL Rg Aco ao dado Rg UAL Aco ao dado Rg Aco ao 2n Buca Rg UAL Rg dado 2n 2n 2n 2n 2n

9 Monociclo v Piplin Ciclo 1 Clk Implmntação Monociclo: Ciclo2 Load Sto Wat Ciclo 1 Ciclo 2 Ciclo 3 Ciclo 4 Ciclo 5 Ciclo 6 Ciclo 7 Ciclo 8 Ciclo 9 Ciclo 10 Clk Implmntação Piplin: Load Buca Rg Exc Mm Ec Sto Buca Rg Exc Mm Ec Tipo R Buca Rg Exc Mm Ec

10 Poqu Ua Piplin? Suponha qu vão xcutada 100 intuçõ Máquina monociclo 1 ciclo d lógio tm duação d 45 n 45 n/ciclo 1 CPI x 100 int = 4500 n Máquina idal piplind 1 ciclo d lógio tm duação d 10 n cada tágio d piplin utiliza um ciclo d lógio 5 1 ciclo + (1 ciclo (100 int -1)) = 50 n n = 1040 n

11 Rpntação Gáfica d Piplin Tmpo (m ciclo d clock) Odm d xcução CC 1 CC 2 CC 3 CC 4 CC 5 CC 6 CC 7 do pogama (m intuçõ) lw $1, 100($0) MI Rg MD Rg lw $2, 200($0) MI Rg MD Rg lw $3, 300($0) MI Rg MD Rg

12 Piplin - Rcuo diponívi O d m I n t. Int 0 Int 1 Int 2 Int 3 Int 4 Tmpo (ciclo d clock) Mi Rg Md Rg Mi Rg Md Rg Mi Rg Md Rg Mi Rg Md Rg Mi Rg Md Rg

13 Conflito do Piplin Conflito tutuai: tntativa d utiliza o mmo cuo d modo difnt ao mmo tmpo E.x., lavadoa/cadoa combinada, ou poa qu doba ocupada com outa atividad (lavando panla) m dua mmóia, não podia t aco à intução imultâno com dado

14 Conflito Etutual - Mmóia Única Tmpo (ciclo d clock) O d m I n t. Load Int 1 Int 2 Int 3 Int 4 Mi Rg Md Rg Mi Rg Md Rg Mi Rg Md Rg Mi Rg Md Rg Mi Rg Md Rg Dtção fácil n cao!

15 Conflito do Piplin Conflito d contol: tntativa d toma uma dcião ant qu a condição ja avaliada E.x., lava unifom d tim d futbol pcia ab quantidad d abão; pcia pa a cadoa paa coloca póximo unifom intuçõ d dvio

16 Soluçõ paa Conflito d Contol Paada: pa até dcião ta claa O d m I n t Add Bq Load Tmpo (ciclo d clock) Mi Rg Md Rg Mi Rg Md Rg Mi Rg Md Rg

17 Soluçõ paa Conflito d Contol O d m I n t Pdição: colh uma dição tona ada pdição não xcutada Add Bq Load Cto - 50% do tmpo Tmpo (ciclo d clock) Mi Rg Md Rg Mi Rg Md Rg Mi Rg Md Rg

18 Conflito do Piplin Conflito d dado: tntativa d utiliza um itm ant d ta ponto E.x., uma mia na cadoa outo na lavadoa; não pod doba intução dpnd d ultado da intução antio ainda no piplin

19 Conflito d Dado com 1 add addi

20 Conflito d Dado com 1 O d m Tmpo (ciclo d clock) BI ID/RF EX MEM REG add addi Mi Rg Md Rg Mi Rg Md Rg I n t

21 Adiantamnto do ultado d um tágio paa outo O d m I n t Solução paa Conflito po Dado Tmpo (ciclo d clock) BI ID/RF EX MEM ER add addi Mi Rg Md Rg Mi Rg Md Rg

http://www.ic.uff.b/~boa/fac! 1 Ana, Buno, Cala, Luiz tê oupa uja a lavaa, caa, obaa guaaa Lavaoa lva 30 inuto Scaoa lva 30 inuto Doba lva 30 inuto Guaa lva 30 inuto A B C D 2 6 PM 7 8 9 10 11 12 1 2 AM

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