תרגיל כיתה 7 מבוא לטכנולוגיות מחשב CPE. – 2 – ארכיטקטורה של מעבד מודרני Execution Functional Units Instruction Control Integer

כיתה כיתה תרגיל 77תרגיל

מחשב לטכנולוגיות מחשב מבוא לטכנולוגיות מבוא

CPE CPE

– 2 –

ארכיטקטורה של מעבד מודרני

ארכיטקטורה של מעבד מודרני

ExecutionExecution

FunctionalUnits

Instruction ControlInstruction Control

Integer/Branch

FPAdd

FPMult/Div

Load Store

InstructionCache

DataCache

FetchControl

InstructionDecode

Address

Instrs.

Operations

PredictionOK?

DataData

Addr. Addr.

GeneralInteger

Operation Results

RetirementUnit

RegisterFile

RegisterUpdates

Control Unit (CU)

Arithmetic Logic Unit

(ALU)

– 3 –

Pentium IIIהיכולות של Pentium IIIהיכולות של :ניתן להריץ במקביל:ניתן להריץ במקביל

1 load 1 store 2 integer (one may be branch) 1 FP Addition 1 FP Multiplication or Division

Some Instructions Take > 1 Cycle, but Can be Some Instructions Take > 1 Cycle, but Can be PipelinedPipelined

Instruction Latency Cycles/Issue Load / Store 3 1 Integer add 1 1 Integer Multiply 4 1 Integer Divide 36 36

חלקים שונים של אותה פקודה מבוצעים על ידי רכיבים שונים. לכן ניתן לבצע מספר רכיבים של פקודות שונות בו זמנית.

– 4 –

לחישוב איברים– CPEדוגמאות מכפלת לחישוב איברים– CPEדוגמאות מכפלת

– 5 –

גרף CPEשרטוט גרף CPEשרטוט

CPE = 4

משאבים מגבלת ללא

– 6 –

לולאה לולאה פריסת פריסת

- ה פונקציה - באיזו ה פונקציה קטן CPECPEבאיזו יהיה מכפלה חישוב קטן עבור יהיה מכפלה חישוב עבוריותר:יותר:

int funca(int* a, int size) {int funca(int* a, int size) {int result = 1;int result = 1;for (int i=0; i < size; i+=2) {for (int i=0; i < size; i+=2) {

result = result * a[i];result = result * a[i];result = result * a[i+1];result = result * a[i+1];

}}return result;return result;

}}

int funcb(int* a, int size) {int funcb(int* a, int size) {int result1 = 1;int result1 = 1;int result2 = 1;int result2 = 1;for (int i=0; i < size; i+=2) {for (int i=0; i < size; i+=2) {

result1 = result1 * a[i];result1 = result1 * a[i];result2 = result2 * a[i+1];result2 = result2 * a[i+1];

}}return result1*result2;return result1*result2;

} }

- מ מורידה לולאה פריסת של זו CPE=4צורה

– 7 –

איברים איברים סכימת סכימת

CPE = 1

– 8 –

CPE = 2

משאבים מגבלת תחת איברים משאבים סכימת מגבלת תחת איברים סכימת

– 9 –

- ו - CPEפריסה ו CPEפריסה

- ל החיבור לולאת את - נפרוס ל החיבור לולאת את ::33נפרוס

– 10 –

חיבור של חיבור פריסה של פריסה

CPE = 1

– 11 –

פריסה פריסה תוצאות תוצאות

– 12 –

תרגילתרגיל

: הבא הקוד :נתון הבא הקוד נתון

int inner_product (int * u, int * v, int n)int inner_product (int * u, int * v, int n)

{{

int i;int i;

int res=0;int res=0;

for ( i=1 ; i<n ; i++ )for ( i=1 ; i<n ; i++ )

{{

res = res + u[i]*v[i];res = res + u[i]*v[i];

}}

return res;return res;

}}

– 13 –

תרגילתרגיל

- מכונה לשפת נתרגם ראשון מכונה - שלב לשפת נתרגם ראשון שלב

int inner_product (int * u, int * v, int n)int inner_product (int * u, int * v, int n)

{{

int i;int i;

int res=0;int res=0;

for ( i=1 ; i<n ; i++ )for ( i=1 ; i<n ; i++ )

{{

res = res + u[i]*v[i];res = res + u[i]*v[i];

}}

return res;return res;

}}

Assembly:Assembly:

move 8(R8), R3move 8(R8), R3

move 12(R8), R2move 12(R8), R2

move 16(R8), R6move 16(R8), R6

.loop:.loop:

move (R2,R4,4),R5move (R2,R4,4),R5

multiply (R3,R4,4),R5multiply (R3,R4,4),R5

add R5,R1 add R5,R1

increment R4increment R4

compare R6,R4compare R6,R4

jl .loopjl .loop

– 14 –

תרגילתרגיל

? מריץ - המחשב באמת מה שני ? שלב מריץ - המחשב באמת מה שני שלב

Assembly:Assembly:

.loop:.loop:

move (R2,R4,4),R5move (R2,R4,4),R5

multiply (R3,R4,4),R5multiply (R3,R4,4),R5

add R5,R1 add R5,R1

increment R4increment R4

compare R6,R4compare R6,R4

jl .loopjl .loop

– 15 –

תרגילתרגיל

load

load

R4.0

mul

R5.1t.1

addR5.1R1.0

R1.1

inc

cmpR4.1

jmpcc.1

– 16 –

load

load

R4.0

mul

R5.1t.1

addR5.1

R1.0

R1.1

inc

cmp

R4.1

jmpcc.1

load

load

mul

R5.2t.2

addR5.2

R1.2

inc

cmpR4.2

jmpcc.2