Aléas 1 Les aléas de données Les aléas de données • Jusqu’à présent toutes les instructions étaient indépendantes ; aucune d’entre elles n’utilisaient les résultats calculés par une autre. • Regardons se qui se passe dans un programme réel. sub $2,$1,$3 # Registre $2 écrit par sub and $12,$2,$5 # 1er opérande ($2) dépend de sub or $13,$6,$2 # 2nd opérande ($2) dépend de sub add $14,$2,$2 # 1er ($2) & 2nd ($2) dépendent de sub sw $15,100($2) # index ($2) dépend de sub Les quatre dernières instructions sont toutes dépendantes du résultat que la première instruction écrit dans le registre $2.
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Aléas 1 Les aléas de données Jusquà présent toutes les instructions étaient indépendantes ; aucune dentre elles nutilisaient les résultats calculés par.
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Transcript
Aléas 1
Les aléas de donnéesLes aléas de données
• Jusqu’à présent toutes les instructions étaient indépendantes ; aucune d’entre elles n’utilisaient les résultats calculés par une autre.
• Regardons se qui se passe dans un programme réel.
sub $2,$1,$3 # Registre $2 écrit par suband $12,$2,$5 # 1er opérande ($2) dépend de subor $13,$6,$2 # 2nd opérande ($2) dépend de subadd $14,$2,$2 # 1er ($2) & 2nd ($2) dépendent de subsw $15,100($2) # index ($2) dépend de sub
Les quatre dernières instructions sont toutes dépendantes du résultat que la première instruction écrit dans le registre $2.
Aléas 2
Exécution Idéale de la séquence précédenteExécution Idéale de la séquence précédente
sub $2,$1,$3
and $12,$2,$5
or $13,$6,$2
add $14,$2,$2
sw $15,100($2)
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Aléas 3
Exécution de la séquence précédenteExécution de la séquence précédente
sub $2,$1,$3
and $12,$2,$5
or $13,$6,$2
add $14,$2,$2
sw $15,100($2)
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
Valeur de $2 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Décodage de $5 et $2
Aléas 4
Autre exemple : $6Autre exemple : $6
sub $6,$1,$3
and $12,$2,$5
or $13,$6,$2
add $14,$2,$2
sw $15,100($2)
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
Valeur de $6 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Décodage de $5 et $2
Aléas 5
Autre exemple : $6Autre exemple : $6
sub $6,$1,$3
and $12,$2,$5
or $13,$6,$2
add $14,$2,$2
sw $15,100($2)
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
Valeur de $6 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Décodage de $6 et $2
Aléas 6
Exécution de la séquence précédenteExécution de la séquence précédente
sub $2,$1,$3
and $12,$2,$5
or $13,$6,$2
add $14,$2,$2
sw $15,100($2)
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
Valeur de $2 110
210
310
410
510
6-20
7-20
8-20
9-20
110
210
3-20
4-20
5-20
6-20
7-20
8-20
9-20
Aléas 7
Les aléasLes aléas
Logiciel Matériel
Problème d’aléas
Aléas 8
Les aléas de donnéesLes aléas de données
• Les dépendances de données sont appelées des aléas de données.
• Ils constituent une des raisons pour lesquelles les pipelines sont difficiles à concevoir au niveau logiciel et matériel.
• Pour résoudre ce problème, le compilateur introduit soit :– des instructions indépendantes– s’il ne peut pas en trouver il insère des instructions
dont l’indépendance est assurée : des instructions nop (no opération). Cette solution pénalise les performances, puisque chaque opération nop utilise un cycle sans réaliser de travail utile.
Aléas 9
Disparition des aléas de donnéesDisparition des aléas de données
sub $2,$1,$3and $12,$2,$5or $13,$6,$2add $14,$2,$2sw $15,100($2)add $20,$20,$21sw $29,100($25)add $25,$5,$23
Aléas 10
Disparition des aléas de donnéesDisparition des aléas de données
sub $2,$1,$3nopnopnopand $12,$2,$5or $13,$6,$2add $14,$2,$2sw $15,100($2)add $20,$20,$21sw $29,100($25)add $25,$5,$23
Aléas 11
Insertion de suspension dans le pipelineInsertion de suspension dans le pipeline
MI R MDUAL R
sub $2,$1,$3
and $12,$2,$5
or $13,$6,$2
add $14,$2,$2
sw $15,100($2)
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
Aléas 12
Insertion de suspension dans le pipelineInsertion de suspension dans le pipeline
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI B B B B
MI B B B B
MI B B B B
sub $2,$1,$3
suspension
suspension
suspension
and $12,$2,$5
or $13,$6,$2
add $14,$2,$2
sw $15,100($2)
Aléas 13
Disparition des aléas de donnéesDisparition des aléas de données
sub $2,$1,$3nopnopnopand $12,$2,$5or $13,$6,$2add $14,$2,$2sw $15,100($2)add $20,$20,$21sw $29,100($25)add $25,$5,$23
Opérations candidates au Réordonnancement
Aléas 14
Disparition des aléas de donnéesDisparition des aléas de données
sub $2,$1,$3add $20,$20,$21sw $29,100($25)add $25,$5,$23and $12,$2,$5or $13,$6,$2add $14,$2,$2sw $15,100($2)
Aléas 15
Disparition des aléas de donnéesDisparition des aléas de données
sub $2,$1,$3and $12,$2,$5or $13,$6,$2add $14,$2,$2sw $15,100($2)add $20,$20,$21sw $29,100($25)add $25,$5,$23
sub $2,$1,$3add $20,$20,$21sw $29,100($25)add $5,$25,$23and $12,$2,$5or $13,$6,$2add $14,$2,$2sw $15,100($2)
•Réordonnancement des taches : solution très difficile, donne les meilleurs performances
sub $2,$1,$3and $12,$2,$5or $13,$6,$2add $14,$2,$2sw $15,100($2)add $20,$20,$21sw $29,100($25)add $5,$25,$23
Recherche de 3 opérationsindépendantes
Attention à nepas recréer des aléas
Aléas 16
Les aléasLes aléas
Logiciel MatérielMatériel
Problème d’aléas
Réordonnancement
Aléas 17
Traitement des aléas au niveau matérielTraitement des aléas au niveau matériel
• Conditions pour détecter un aléas de données• Création d’une unité de détection des aléas
Aléas 18
Le contrôle des aléasLe contrôle des aléas• Retour sur l’exécution d’une instruction lw $10,9($1)
Nous allons suivre la valeur 10 dans les différents bancs de registres
Le contrôle pour les aléas de données : les suspensionsLe contrôle pour les aléas de données : les suspensions• Conditions pour détecter un aléas de données :
Unité de détection des aléasUnité de détection des aléas
• L’unité de détection d’aléas stoppe l’écriture dans le CP et le registre pipeline EI/DI et choisit des 0 pour les valeurs de contrôle dans le registre pipeline DI/EX lorsqu’elle détecte un aléas.
Aléas 29
L’unité de détection d’aléasL’unité de détection d’aléas
MémoireInstructionsCP
Registres
0
M
1
MémoireDonnées 1
M
0
Unité détectionaléas
Contrôle
0
M
1
ER
M
EX
ER
M ER
EcritureREG
0 DI/EX.RegDest
DI/EX.EcrireReg
EX/MEM.EcrireRegMEM/ER.EcrireReg
Ecr
iture
EI/
DI
Ecr
ture
CP
EI/DI
DI/EX
EX/MEM
MEM/ER
DI/EX.RegistreEcritutureRt
DI/EX.RegistreEcritureRd
EX/MEM.RegistreEcriture
MEM/ER.RegistreEcriture
Aléas 30
L’unité de détection d’aléasL’unité de détection d’aléas
MémoireInstructionsCP
Registres
0
M
1
MémoireDonnées 1
M
0
Unité détectionaléas
Contrôle
0
M
1
ER
M
EX
ER
M ER
EcritureREG
0 DI/EX.RegDest
DI/EX.EcrireReg
EX/MEM.EcrireRegMEM/ER.EcrireReg
Ecr
iture
EI/
DI
Ecr
ture
CP
EI/DI
DI/EX
EX/MEM
MEM/ER
DI/EX.RegistreEcritutureRt
DI/EX.RegistreEcritureRd
EX/MEM.RegistreEcriture
MEM/ER.RegistreEcriture
and $4,$2,$5 sub $2,$1,$3
1 1 010
000
1100
$1
$3
2
1
3
Aléas 31
L’unité de détection d’aléasL’unité de détection d’aléas
MémoireInstructionsCP
Registres
0
M
1
MémoireDonnées 1
M
0
Contrôle
0
M
1
ER
M
EX
ER
M ER
EcritureREG
0 DI/EX.RegDest
DI/EX.EcrireReg
EX/MEM.EcrireRegMEM/ER.EcrireReg
Ecr
iture
EI/
DI
Ecr
ture
CP
EI/DI
DI/EX
EX/MEM
MEM/ER
DI/EX.RegistreEcritutureRt
DI/EX.RegistreEcritureRd
EX/MEM.RegistreEcriture
MEM/ER.RegistreEcriture
or $8,$2,$6 and $4,$2,$5 sub $2,$1,$3
0 0 100
000
0000
$2
$5
4
1
10000
$1
$3
2
A
Aléas 32
MémoireInstructionsCP
Registres
0
M
1
Contrôle
0
M
1
ER
M
EX
EcritureREG
0 DI/EX.RegDest
DI/EX.EcrireReg
Ecr
iture
EI/
DI
Ecr
ture
CP
EI/DI
DI/EX
DI/EX.RegistreEcritutureRt
DI/EX.RegistreEcritureRd
0 0 100
000
0000
$2
$5
4
1
10000
$1
$3
2
L’unité de détection d’aléasL’unité de détection d’aléas
MémoireDonnées 1
M
0
ER
M ER
EX/MEM.EcrireRegMEM/ER.EcrireReg
EX/MEM
MEM/ER
EX/MEM.RegistreEcriture
MEM/ER.RegistreEcriture
or $8,$2,$6 and $4,$2,$5 sub $2,$1,$3
A
Conditionsd’aléas
Aléas 33
L’unité de détection d’aléasL’unité de détection d’aléas
MémoireInstructionsCP
Registres
0
M
1
MémoireDonnées 1
M
0
Unité détectionaléas
Contrôle
0
M
1
ER
M
EX
ER
M ER
EcritureREG
0 DI/EX.RegDest
DI/EX.EcrireReg
EX/MEM.EcrireRegMEM/ER.EcrireReg
Ecr
iture
EI/
DI
Ecr
ture
CP
EI/DI
DI/EX
EX/MEM
MEM/ER
DI/EX.RegistreEcritutureRt
DI/EX.RegistreEcritureRd
EX/MEM.RegistreEcriture
MEM/ER.RegistreEcriture
or $8,$2,$6 and $4,$2,$5 bulle sub $2,$1,$3
0 0 100
000
0000
$2
$5
4
000000
2
1
10
A
Bulle 1Bulle 1
Aléas 34
L’unité de détection d’aléasL’unité de détection d’aléas
MémoireInstructionsCP
Registres
0
M
1
MémoireDonnées 1
M
0
Unité détectionaléas
Contrôle
0
M
1
ER
M
EX
ER
M ER
EcritureREG
0 DI/EX.RegDest
DI/EX.EcrireReg
EX/MEM.EcrireRegMEM/ER.EcrireReg
Ecr
iture
EI/
DI
Ecr
ture
CP
EI/DI
DI/EX
EX/MEM
MEM/ER
DI/EX.RegistreEcritutureRt
DI/EX.RegistreEcritureRd
EX/MEM.RegistreEcriture
MEM/ER.RegistreEcriture
or $8,$2,$6 and $4,$2,$5 bulle bulle sub $2,$1,$3
0 0 100
000
0000
$2
$5
4
000000
2
0
00
A
1
Bulle 2Bulle 2 Bulle 1Bulle 1
Aléas 35
L’unité de détection d’aléasL’unité de détection d’aléas
MémoireInstructionsCP
Registres
0
M
1
MémoireDonnées 1
M
0
Unité détectionaléas
Contrôle
0
M
1
ER
M
EX
ER
M ER
EcritureREG
0 DI/EX.RegDest
DI/EX.EcrireReg
EX/MEM.EcrireRegMEM/ER.EcrireReg
Ecr
iture
EI/
DI
Ecr
ture
CP
EI/DI
DI/EX
EX/MEM
MEM/ER
DI/EX.RegistreEcritutureRt
DI/EX.RegistreEcritureRd
EX/MEM.RegistreEcriture
MEM/ER.RegistreEcriture
or $8,$2,$6 and $4,$2,$5 bulle bulle bulle
1 1 010
000
1100
$2
$5
4
000000
0
00
0
Bulle 3Bulle 3 Bulle 2Bulle 2Bulle 1Bulle 1
Aléas 36
L’unité de détection d’aléasL’unité de détection d’aléas
MémoireInstructionsCP
Registres
0
M
1
MémoireDonnées 1
M
0
Unité détectionaléas
Contrôle
0
M
1
ER
M
EX
ER
M ER
EcritureREG
0 DI/EX.RegDest
DI/EX.EcrireReg
EX/MEM.EcrireRegMEM/ER.EcrireReg
Ecr
iture
EI/
DI
Ecr
ture
CP
EI/DI
DI/EX
EX/MEM
MEM/ER
DI/EX.RegistreEcritutureRt
DI/EX.RegistreEcritureRd
EX/MEM.RegistreEcriture
MEM/ER.RegistreEcriture
and $9,$4,$2 or $8,$2,$6 and $4,$2,$5 bulle bulle
1 1 010
000
1100
$2
$6
8
110000
0
00
0
$2
$5
4
Bulle 2Bulle 2Bulle 3Bulle 3
Aléas 37
Réduire les aléas de données : l’envoiRéduire les aléas de données : l’envoi
• L’idée est simple, les entrées de l’UAL peuvent être prises dans n’importe quels registres et non pas seulement dans le registre DI/EX.
• Autrement dit, on utilise les résultats temporaires plutôt que d’attendre que les registres soient écrits. Cette technique s’appelle l’envoi ou dérivation.
Aléas 38
Réduire les aléas de données : l’envoiRéduire les aléas de données : l’envoi
Valeur de $2Valeur de EX/MEMValeur de MEM/ER
110xx
210xx
310xx
410-20x
510x-20
6-20xx
7-20xx
8-20xx
9-20xx
sub $2,$1,$3
and $12,$2,$5
or $13,$6,$2
add $14,$2,$2
sw $15,100($2)
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
Aléas 39
Réduire les aléas de données : l’envoiRéduire les aléas de données : l’envoi
Valeur de $2Valeur de EX/MEMValeur de MEM/ER
110xx
210xx
310xx
410-20x
510x-20
6-20xx
7-20xx
8-20xx
9-20xx
sub $2,$1,$3
and $12,$2,$5
or $13,$6,$2
add $14,$2,$2
sw $15,100($2)
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
Aléas 40
Réduire les aléas de données : l’envoiRéduire les aléas de données : l’envoi
Valeur de $2Valeur de EX/MEMValeur de MEM/ER
110xx
210xx
310xx
410-20x
510x-20
6-20xx
7-20xx
8-20xx
9-20xx
sub $2,$1,$3
and $12,$2,$5
or $13,$6,$2
add $14,$2,$2
sw $15,100($2)
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
Aléas 41
Réduire les aléas de données : l’envoiRéduire les aléas de données : l’envoi
Valeur de $2Valeur de EX/MEMValeur de MEM/ER
110xx
210xx
310xx
410-20x
510x-20
6-20xx
7-20xx
8-20xx
9-20xx
sub $2,$1,$3
and $12,$2,$5
or $13,$6,$2
add $14,$2,$2
sw $15,100($2)
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
Aléas 42
Réduire les aléas de données : l’envoiRéduire les aléas de données : l’envoi
Valeur de $2Valeur de EX/MEMValeur de MEM/ER
110xx
210xx
310xx
410-20x
5-20x-20
6-20xx
7-20xx
8-20xx
9-20xx
sub $2,$1,$3
and $12,$2,$5
or $13,$6,$2
add $14,$2,$2
sw $15,100($2)
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
Dernier moment
Aléas 43
Réduire les aléas de données : l’envoiRéduire les aléas de données : l’envoi
Valeur de $2Valeur de EX/MEMValeur de MEM/ER
110xx
210xx
310xx
410-20x
5-20x-20
6-20xx
7-20xx
8-20xx
9-20xx
sub $2,$1,$3
and $12,$2,$5
or $13,$6,$2
add $14,$2,$2
sw $15,100($2)
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
Aléas 44
Réduire les aléas de données : l’envoiRéduire les aléas de données : l’envoi
Valeur de $2Valeur de EX/MEMValeur de MEM/ER
110xx
210xx
310xx
410-20x
5-20x-20
6-20xx
7-20xx
8-20xx
9-20xx
sub $2,$1,$3
and $12,$2,$5
or $13,$6,$2
add $14,$2,$2
sw $15,100($2)
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
Dernier moment
Aléas 45
Réduire les aléas de données : l’envoiRéduire les aléas de données : l’envoi
Valeur de $2Valeur de EX/MEMValeur de MEM/ER
110xx
210xx
310xx
410-20
x
5-20x-20
6-20xx
7-20xx
8-20xx
9-20xx
sub $2,$1,$3
and $12,$2,$5
or $13,$6,$2
add $14,$2,$2
sw $15,100($2)
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
AttentionAttention
Aléas 46
Réduire les aléas de données : l’envoiRéduire les aléas de données : l’envoi
Valeur de $2Valeur de EX/MEMValeur de MEM/ER
110xx
210xx
310xx
410-20x
510x-20
6-20xx
7-20xx
8-20xx
9-20xx
sub $2,$1,$3
and $12,$2,$5
or $13,$6,$2
add $14,$2,$2
sw $15,100($2)
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
Aléas 47
Réduire les aléas de données : l’envoiRéduire les aléas de données : l’envoi
Valeur de $2Valeur de EX/MEMValeur de MEM/ER
110xx
210xx
310xx
410-20x
510x-20
6-20xx
7-20xx
8-20xx
9-20xx
sub $2,$1,$3
and $12,$2,$5
or $13,$6,$2
add $14,$2,$2
sw $15,100($2)
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
Dernier moment
Aléas 48
Réduire les aléas de données : l’envoiRéduire les aléas de données : l’envoi
Valeur de $2Valeur de EX/MEMValeur de MEM/ER
110xx
210xx
310xx
410-20x
510x-20
6-20xx
7-20xx
8-20xx
9-20xx
sub $2,$1,$3
and $12,$2,$5
or $13,$6,$2
add $14,$2,$2
sw $15,100($2)
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
Bilan : Gain de 3 NOPBilan : Gain de 3 NOP
Aléas 49
Réalisation matérielRéalisation matériel
MémoireDonnées
MémoireDonnées
MM
MM
DI/EX EX/MEM MEM/ER
Aléas 50
L ’envoi au niveau EX/MEML ’envoi au niveau EX/MEM
MémoireDonnées
MémoireDonnées
MM
MM
DI/EX EX/MEM MEM/ER
Aléas 51
L ’envoi au niveau MEM/ERL ’envoi au niveau MEM/ER
MémoireDonnées
MémoireDonnées
MM
MM
DI/EX EX/MEM MEM/ER
Aléas 52
L'envoi pour les chargementsL'envoi pour les chargements
lw $2,100($1)
and $12,$2,$5
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
L’unité de détection des aléas doit provoquer une suspensionpour cette combinaison.
lw $2,100($1)
Suspension
and $12,$2,$5
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI
Aléas 53
L'envoi pour les chargementsL'envoi pour les chargements
lw $2,100($1)
and $12,$2,$5
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
lw $2,100($1)
and $12,$2,$5
MI DI EX M ER
MI DI Nop EX M ER
Aléas 54
Erreurs fréquenteErreurs fréquente
lw $2,100($1)
and $12,$2,$5
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
lw $2,100($1)
and $12,$2,$5
MI DI EX M ER
MI DI Nop EX M ER
AttentionAttention
Aléas 55
Exemple : Pipeline ss envoisExemple : Pipeline ss envois
lw $1,100($2)
sub $4,$1,$5
add $6,$1,$7
Or $8,$1,$6
lw $1,100($2)
sub $4,$1,$5
add $6,$1,$7
Or $8,$1,$6
MI DI EX M ER
MI DI EX M ER
MI DI EX M ER
MI DI EX M ER
Aléas 56
ExempleExemple
lw $1,100($2)
sub $4,$1,$5
add $6,$1,$7
Or $8,$1,$6
lw $1,100($2)
sub $4,$1,$5
add $6,$1,$7
Or $8,$1,$6
MI DI EX M ER
MI DI EX M ER
MI DI EX M ER
MI DI EX M ER
MI DI EX M ER
MI DI No No No EX M ER
MI No No No DI EX M ER
No No No MI DI No No No EX M ER
Aléas 57
ExempleExemple
lw $1,100($2)
sub $4,$7,$5
add $6,$1,$7
Or $8,$1,$6
lw $1,100($2)
sub $4,$7,$5
add $6,$1,$7
Or $8,$1,$6
MI DI EX M ER
MI DI EX M ER
MI DI EX M ER
MI DI EX M ER
MI DI EX M ER
MI DI EX M ER
MI DI No No EX M ER
MI No No DI No No No EX M ER
Aléas 58
Exemple : pipline avec envoiExemple : pipline avec envoi
lw $1,100($2)
sub $4,$1,$5
add $6,$1,$7
Or $8,$1,$6
lw $1,100($2)
sub $4,$1,$5
add $6,$1,$7
Or $8,$1,$6
MI DI EX M ER
MI DI EX M ER
MI DI EX M ER
MI DI EX M ER
Aléas 59
ExempleExemple
lw $1,100($2)
sub $4,$1,$5
add $6,$1,$7
Or $8,$1,$6
lw $1,100($2)
sub $4,$1,$5
add $6,$1,$7
Or $8,$1,$6
MI DI EX M ER
MI DI EX M ER
MI DI EX M ER
MI DI EX M ER
ERMEXDIMINop
ERMEXDINopMI
ERMEXNopDIMI
ERMEXDIMI
Aléas 60
Les Aléas de BranchementLes Aléas de Branchement
• Lors d’une instruction de branchement, la décision concernant un branchement éventuel ne survient qu’à l’étage MEM du pipeline.
• Ce délai pour déterminer l’instruction correcte à extraire est appelé un aléas de contrôle ou aléas de branchement.
MI R MDUAL Rbeq $1,$10,30
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL R
MI R MDUAL
Aléas 61
Solutions Solutions
• Toujours suspendre. – Du temps est perdu si le branchement ne doit pas s'effectuer.
• Supposer que le branchement n’est pas effectué.– Si le branchement est effectué, les instructions extraites et décodées
seront laissées de côté en remplaçant simplement les signaux de contrôle originaux des étages EI, DI et EX par des 0.
• Un autre exemple de compromis entre compilateurs et complexité du matériel, les premiers processeurs MIPS évitaient que le matériel suspende le pipeline en imposant au logiciel une instruction indépendante du chargement après celui-ci.
• Que le matériel s’appuie ou non sur le compilateur pour résoudre les dépendances des aléas afin d’assurer une exécution correcte, le compilateur doit comprendre le pipeline pour obtenir les meilleurs performances. Sinon, des suspensions inattendues réduiront les performances du code compilé.
Aléas 63
Illusions et piègesIllusions et pièges
• Piège : une absence de réflexion approfondie lors de la conception du jeu d’instructions peut avoir un impact défavorable sur le pipeline.
• Illusion : accroître la profondeur du pipeline améliore toujours les performances.
• Illusion : la technique du pipeline est simple.
Aléas 64
ConclusionConclusion
Chemin de donnéesmulticycle
Chemin de donnéespipeliné
chemin de donnéesà un cycle
Plus lent Plus rapide
Débit d’instructions (1/CPI)
Fréq
uen
ce d
’horl
og
e
Plu
s le
nt
Plu
s r
ap
ide
Aléas 65
RésuméRésumé
• Le pipeline améliore le débit mais pas le temps par instruction : il faut toujours cinq cycles à une instruction d’un pipeline à cinq étages pour s’exécuter.
• Les dépendances de données et de contrôle dans les programmes imposent une limite supérieure au gain que peut générer le pipeline car le processeur doit parfois attendre la fin d’une instruction pour que les dépendances soit résolues.
• On peut élever cette limite, mais pas l’éliminer, en réduisant les aléas de contrôle par des optimisations, et les aléas de données par un ordonnancement des instructions par le compilateur.