Nebenläufigkeit

RISC (Reduced Instruction Set Computers)

🔴 Einschränkungen/Nachteile skalarer Pipelines

• Obere Grenze des Durchsatzes:
  • $IPC \leq 1$ oder $CPI \geq 1$
  • 🔧 Lösung: Nebenläufigkeit, parallele Pipelines
• Ineffiziente Pipeline:
  • Lange Latenzzeiten für eine Instruktion
  • 🔧 Lösung: diversifizierte, spezialisierte Pipelines
• Pipeline Stall Strategie:
  • Anhalten der Pipeline bewirkt, dass nachfolgende Befehle ebenfalls warten müssen
  • „Out-of-Order“ Strategie, verteilte Ausführungspipelines

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Diskussion

• Ausführungsphase

  • Integer-Verarbeitung

• Ausführung von arithmetischen und logischen Befehlen dauert einen Taktzyklus (Ausnahme: Division)

• Gleitkomma-Verarbeitung

  • Zerlegung in weitere Stufen

    • Eingliederung an der Stelle der Ausführungsstufe in der Befehlspipeline

  • Mehrere Gleitkommarechenwerke (Floating-Point Units)

  

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  • Pipelining in den Rechenwerken: arithmetisches Pipelining
    • Latenz: 1 Zyklus weniger als die Anzahl der Pipelinestufen

Nebenläufigkeit

• Dynamische Ansätze

  • Superskalartechnik

• Statische Ansätze

  • VLIW (Very Long Instruction Word)

  • EPIC (Explicitly Parallel Instruction Computer)