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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 - PowerPoint PPT Presentation
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Aléas 1
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 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 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
Aléas 3
Exécution 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 4
Les 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 5
Disparition 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,$3nopnopnopand $12,$2,$5or $13,$6,$2add $14,$2,$2sw $15,100($2)add $20,$20,$21sw $29,100($25)add $25,$5,$23
•Insertion de nop : solution simple, dégrade le temps
Aléas 6
Insertion 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 7
Disparition 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 8
Traitement des aléas au niveau matériel
• Conditions pour détecter un aléas de données• Création d’une unité de détection des aléas
Aléas 9
Le 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
Aléas 10
Exemple CC1
Registrelecture1Registrelecture2
RegistreécritureDonnée àécrire
0M1
0M1
ES
0M1
CP
R.Adr
MémoireI
Donnéelue 1
Donnéelue 2
AdresseLecture
AdresseécrireDonnéeà écrire
Donnéelue 1
M0
EI/DI DI/EX EX/MEM MEM/ER
Extraction Instructionlw $10,9($1)
Aléas 11
Exemple CC2
Registrelecture1Registrelecture2
RegistreécritureDonnée àécrire
0M1
0M1
ES
0M1
CP
R.Adr
MémoireI
Donnéelue 1
Donnéelue 2
AdresseLecture
AdresseécrireDonnéeà écrire
Donnéelue 1
M0
EI/DI DI/EX EX/MEM MEM/ER
Extraction Instruction Décodage Inssub $11,$2,$3 lw $10,9($1)
10
EI/DI.RegistreLectureEI/DI.RegistreLecture
Aléas 12
Exemple CC3
Registrelecture1Registrelecture2
RegistreécritureDonnée àécrire
0M1
0M1
ES
0M1
CP
R.Adr
MémoireI
Donnéelue 1
Donnéelue 2
AdresseLecture
AdresseécrireDonnéeà écrire
Donnéelue 1
M0
EI/DI DI/EX EX/MEM MEM/ER
Décodage Ins Exécutionsub $11,$2,$3 lw $10,9($1)
DI/EX.RegistreEcritureDI/EX.RegistreEcriture
10
X
Si x=10 problème
Aléas 13
Exemple CC4
Registrelecture1Registrelecture2
RegistreécritureDonnée àécrire
0M1
0M1
ES
0M1
CP
R.Adr
MémoireI
Donnéelue 1
Donnéelue 2
AdresseLecture
AdresseécrireDonnéeà écrire
Donnéelue 1
M0
EI/DI DI/EX EX/MEM MEM/ER
Exécution Mémoiresub $11,$2,$3lw $10,9($1)
EX/MEM.RegistreEcritureEX/MEM.RegistreEcriture
10
X
Si x=10 problème
Aléas 14
Exemple CC5
Registrelecture1Registrelecture2
RegistreécritureDonnée àécrire
0M1
0M1
ES
0M1
CP
R.Adr
MémoireI
Donnéelue 1
Donnéelue 2
AdresseLecture
AdresseécrireDonnéeà écrire
Donnéelue 1
M0
EI/DI DI/EX EX/MEM MEM/ER
Mémoire Ecriture Résultatsub $11,$2,$3lw $10,9($1)
MEM/ER.RegistreEcritureMEM/ER.RegistreEcriture
10X
Si x=10 problème
Aléas 15
Le contrôle pour les aléas de données : les suspensions• Conditions pour détecter un aléas de données :
1a- EI/DI.RegistreLecture1 = DI/EX.RegistreEcriture
2a- EI/DI.RegistreLecture1 = EX/MEM.RegistreEcriture
3a- EI/DI.RegistreLecture1 = MEM/ER.RegistreEcriture
1b- EI/DI.RegistreLectur2 = DI/EX.RegistreEcriture
2b- EI/DI.RegistreLecture2 = EX/MEM.RegistreEcriture
3b- EI/DI.RegistreLecture2 = MEM/ER.RegistreEcriture
Exemple :
sub $2,$1,$3and $12,$2,$5
EI/DI.RegistreLecture1 = DI/EX.RegistreEcriture=2
sub $2,$1,$3Or $i,$j,$kand $12,$2,$5
EI/DI.RegistreLecture1 = EX/MEM.RegistreEcriture=2
Aléas 16
Unité 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 17
L’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 18
L’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 19
L’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 20
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’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 21
L’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
BulleBulle
Aléas 22
L’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
BulleBulle BulleBulle
Aléas 23
L’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
BulleBulle BulleBulleBulleBulle
Aléas 24
L’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
BulleBulleBulleBulle
Aléas 25
Réduire 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 26
Réduire 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 27
Réduire 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 28
Réduire 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 29
Réduire 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 30
Réduire 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 31
Réduire 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 32
Réduire 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 33
Réduire 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 34
Réduire 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 35
Réduire 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 36
Réduire 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
Bilan : Gain de 3 NOPBilan : Gain de 3 NOP
Aléas 37
Réalisation matériel
MémoireDonnées
MémoireDonnées
MM
MM
DI/EX EX/MEM MEM/ER
Aléas 38
L ’envoi au niveau EX/MEM
MémoireDonnées
MémoireDonnées
MM
MM
DI/EX EX/MEM MEM/ER
Aléas 39
L ’envoi au niveau MEM/ER
MémoireDonnées
MémoireDonnées
MM
MM
DI/EX EX/MEM MEM/ER
Aléas 40
L'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 41
L'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 42
Erreurs 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 43
Exemple : 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 44
Exemple
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 45
Exemple : 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 46
Exemple
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 47
Les 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 48
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.
Aléas 49
Relation compilateur/matériel
• 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 50
Illusions 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 51
Conclusion
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 52
Résumé
• 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.
Aléas 53
Développements récents
Machines superpipelinés
Extracinst
Extracinst
Décodinst
Exéc Mém don
Mém don
Mémdon
Ecritresul
Extracinst
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Décodinst
Exéc Mém don
Mém don
Mémdon
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Superscalaire
Extractioninst
Décodage instruc
Exécution Mémoiredonnées
Ecriturerésult
Extractioninst
Décodage instruc
Exécution Mémoiredonnées
Ecriturerésult