Процессоры с конвейеризацией команд

 

Сущность конвейера команд состоит в выполнении последовательности повторов операций. Например:

1. Выборка команды.

2. Декодирование команды.

3. Преобразование адреса операнда.

4. Выборка операнда.

5. Выполнение операции.

6. Сохранение результата.

 

 

Одновременно может выполняться до 6-и операций управления. Длительности выполнения операций должны быть равны (обычно 1-му такту). Для каждой из стадий используются специальные аппаратные средства.

Конвейер применяется, чтобы повысить производительность. Операционные устройства обработки данных также должны быть конвейерного типа.

Проблемы, возникающие при работе конвейера:

- при использовании результата предыдущей операции в последующей возникают проблемы, связанные с пересылкой этих результатов;

- определение адреса операнда для данной команды с помощью предыдущей;

- проблема изменения последовательности выполнения команд (с условным переходом);

- совпадают стадии выборки операндов для разных стадий;

- конфликты в доступе к памяти;

- проблемы при прерываниях;

- если конвейер рассчитан на одно тактовые стадии, то возникает проблема при выполнении более длительных стадий.

Меры, принимаемые для устранения проблем в современных микропроцессорах:

- вводятся дополнительные шины связи;

- при появлении условных переходов осуществляется прогнозирование и оцениваются вероятности по каждому пути, накапливается статистика по каждому пути; если путь выбран неправильно, сохраняются данные для осуществления возврата, происходит прерывание, движение идет по другому пути.