Κεφάλαιο 3 | Ενότητα 3 | Επόμενο | Προηγούμενο | Λεξικό όρων

Επίδοση καλωδιωμένης μονάδας ελέγχου του DLX

Σκοπός των σχεδιαστών μονάδων ελέγχου είναι η μείωση του CPI, της διάρκειας του κύκλου ρολογιού και των κυκλωμάτων. Το CPI, όπως γνωρίζουμε, είναι ο μέσος αριθμός καταστάσεων που απαιτούνται κατά την εκτέλεση μιας εντολής.

Παράδειγμα

Ποιό είναι το CPI ενός υπολογιστή DLX που χρησιμοποιεί καλωδιωμένη μονάδα ελέγχου;

Απάντηση

Ο αριθμός των κύκλων ρολογιού για την εκτέλεση κάθε εντολής του DLX καθορίζεται από το πλήθος των καταστάσεων κάθε εντολής. Ξεκινώντας από την κορυφή του αλγοριθμικού διαγράμματος καταστάσεων, κάθε εντολή σπαταλά τουλάχιστον δύο κύκλους ρολογιού, όπως φαίνεται στο Σχήμα 3.3.5. Ο ακριβής αριθμός εξαρτάται από το μέσο αριθμό προσπελάσεων της μνήμης, αφού πολλές φορές χρειάζεται να επαναληφθεί η προσπέλαση γιατί η μνήμη δεν είναι έτοιμη. Σε υπολογιστές με κρυφή μνήμη ο αριθμός των προσπελάσεων είναι 1.


Στον παρακάτω πίνακα εμφανίζονται για κάθε εντολή, ο ελάχιστος αριθμός κύκλων ρολογιού, πόσες προσβάσεις στη μνήμη απαιτούνται, ο ολικός αριθμός κύκλων ρολογιού κατά την εκτέλεση μιας εντολής, καθώς και το ποσοστό εμφάνισης κάθε εντολής.

Εντολές DLX Ελάχιστος αριθμός κύκλων ρολογιού Προσπελάσεις μνήμης Ολικός αριθμός κύκλων ρολογιού Ποσοστό εμφάνισης
Loads
6
2
8
21%
Stores
5
2
7
12%
ALU
5
1
6
37%
Set
6
1
7
6%
Jumps
3
1
4
2%
Jump and link
5
1
6
0%
Branch(taken)
4
1
5
12%
Branch(not taken)
3
1
4
11%

Πίνακας 1

Το CPI υπολογίζεται με τον παρακάτω τύπο:

Το πηλίκο Ii/Instruction_count είναι το ποσοστό εμφάνισης της εντολής i στο πρόγραμμα.

   Το CPI για κάθε εντολή εμφανίζεται στον παρακάτω πίνακα :

Loads 8 x 21% = 1.68
Stores 7 x 12% = 0.84
ALU 6 x 37% = 2.22
Set 7 x 6% = 0.42
Jumps 4 x 2% = 0.08
Jump and link 6 x 0% = 0
Branch(taken) 5 x 12% = 0.6
Branch(not taken) 4 x 11% = 0.44
                                                    Ολικό CPI : 6.28

Πίνακας 2

Έτσι το ολικό CPI είναι περίπου 6.3

ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑ 6

Με ποιον τρόπο μπορεί να βελτιωθεί η επίδοση της καλωδιωμένης μονάδας ελέγχου του DLX; Να συγκρίνετε της απάντησή σας με την υποενότητα που ακολουθεί.