Silicijska sapunica – radni takt vs. pipeline
Datum objave 03.11.2004 - Denis Arunović
Pipeline = proizvodna traka
Uvod
Za početak malo objašnjenje mojih akcija odnosno teme ovog članka. Cijela je priča počela jučerašnjim e-mailom u kojem me moj dragi urednik zamolio da odgovorim na e-mail jednog čitatelja i objasnim mu ovisnost između takta i dužine pipelinea procesora. Budući da sam jučer trebao napisati recenziju Logitechovih Z-3 zvučnika, odgovaranje na čitateljev e-mail je moralo pričekati. No sudbina (ali i moj kronični manjak koncentracije) me odvela u sasvim drugom smjeru. Taman kad sam se spremao navaliti na tekst o zvučnicima palo mi je na pamet pogledati što ima novog na našem forumu, kad tamo – moj znatiželjni čitatelj pokušava saznati što ga zanima alternativnim metodama. Budući da sam sa tugom u očima osvjedočio pokušaje kolega forumaša da temu ovog članka objasne pomoću jedne složene rečenice sa uporabom termina kao što je "šlauf", nije mi preostalo ništa drugo nego napisati ovaj ishitreni članak.
Bez daljnjeg filozofiranja "zagrizimo" u temu.
Pipeline = proizvodna traka
Svaki moderni procesor (onaj koji radi na principu pipelinea) obrađuje informacije na principu tvorničke proizvodne trake. Ako razdijelimo ovu "proizvodnu traku" na osnovne dijelove, operacije koje procesor izvodi pri obradi informacija možemo podijeliti na četiri stupnja, a te stupnjeve nazvati "Fetch", "Decode", "Execute" i "Write".
"Fetch" – dohvaća instrukciju iz cache memorije ili RAM-a
"Decode" – dekodira instrukciju (prevodi instrukciju u oblik razumljiv "Executeu")
"Execute" – izvršava dekodiranu instrukciju
"Write" – vraća rezultat operacije natrag u cache memoriju
Dakle imamo četiri osnovna koraka pri obradi informacija. Neki od ovih koraka se dijele na još manje korake, a zbroj svih koraka predstavlja dužinu pipelinea.
Vratimo se sad na princip proizvodne trake:
Recimo da se u cacheu procesora nalaze četiri instrukcije koje treba obraditi. Procesor ih, analogno proizvodnoj traci, u idealnim uvjetima obrađuje na slijedeći način:
1. "Fetch" dohvaća instrukciju no. 1 iz cachea. "Decode", "Execute" i "Write" ne rade ništa budući da još nisu dobile podatke od "Fetcha".
2. "Fetch" šalje instrukciju no. 1 na "Decode" i dohvaća instrukciju no. 2. "Decode" dekodira instrukciju no. 1. "Execute" i "Write" se dosađuju.
3. "Decode" šalje dekodiranu instrukciju no. 1 na "Execute" i počinje obrađivati instrukciju no. 2 koju je dobio od "Fetcha". "Fetch", shodno tome, dohvaća instrukciju no. 3. "Execute" obrađuje instrukciju no. 1. "Write" i dalje stoji.
4. "Write" napokon ima materijala za rad – dobija rezultat instrukcije no. 1 i zapisuje ga natrag u cache memoriju. "Execute" obrađuje instrukciju no. 2. "Decode" obrađuje instrukciju no. 3 dok "Fetch" dohvaća zadnju instrukciju, instrukciju no. 4. Cijeli se ciklus odvija dok se ne obrade sve instrukcije, odnosno dok se rezultat operacije koju je inicijirala instrukcija no. 4 ne zapiše u cache memoriju.
Kao što vidimo, u određenoj jedinici vremena svaki od ovih osnovnih dijelova pipelinea odrađuju svoj dio posla pa cijeli pipeline u određenoj jedinici vremena može obraditi jednu instrukciju. Da navedeni dijelovi pipelinea nisu povezani, za obradu svake instrukcije bi trebalo potrošiti četiri puta više vremena budući da tijekom aktivnog stanja jedne jedinice (misli se na "Fetch, "Decode"…) ostale jedinice ne bi imale što raditi.
Lako je zamijetiti da efikasnost ovog cijelog jednostavnog pipelinea ovisi o tome da li će svaki njegov dio odraditi svoj dio posla u jednakom vremenu. Ako bilo koji dio kasni, kasni i cijeli pipeline. Ako logički sagledamo naš jednostavni pipeline, jasno je da su dekodiranje i obrada dekodiranih instrukcija (dakle "Decode" i "Execute") imaju mnogo kompleksniju zadaću od "Fetcha" i "Write" pa zato "usporavaju" cijeli proces. Nakon što smo ovo konstaturali u cijelu shemu valja uvesti takt.
Forum
Objavljeno prije 6 minuta
AutomobiliObjavljeno prije 13 minuta
Koji mobitel kupiti? - 2. dioObjavljeno prije 16 minuta
Nvidia GeForce RTX 50X0 series (Blackwell)Objavljeno prije 19 minuta
Linux OS - info, how-to, pitanja, novosti, savjeti, problemi...Objavljeno prije 31 minuta
Rasprava o akcijama, popustima i super niskim cijena-isključivo informatička oprema!Novosti
AI bi mogao ugroziti ova radna mjesta već u 2026. godini, upozorava Microsoftovo izvješće
Umjetna inteligencija već godinama mijenja način na koji radimo, ali 2026. bi mogla biti prijelomna godina za tržište rada. Prema najnovijem Microsoftovom izvješću, čak 40 zanimanja nalazi se u povećanom riziku jer umjetna inteligencija već... Pročitaj više
4 jednostavna koraka za zaštitu osobnih podataka prilikom korištenja ChatGPT-a
ChatGPT postupno postaje poznat alat za podršku na poslu i u svakodnevnom životu. Od traženja informacija, pisanja sadržaja do rješavanja osobnih problema, ovaj AI chatbot sve je prisutniji u navikama korištenja interneta kod korisnika. Međ... Pročitaj više
Google mijenja strategiju: Gemini odgađa potpuno preuzimanje Android telefona
Google je službeno potvrdio promjenu u svojoj AI strategiji – potpuno umirovljenje Google Assistanta na mobilnim uređajima odgađa se do 2026. godine. Ova odluka označava značajan zaokret u planovima koje je kompanija agresivno promovirala t... Pročitaj više
Tri praktična načina kako svakodnevno koristiti AI i pojednostaviti trivijalne stvari
Tri praktična načina kako svakodnevno koristiti AI i pojednostaviti trivijalne stvari Ulaskom u 2026. godinu, umjetna inteligencija (AI) više nije futuristički koncept rezerviran za tehnološke entuzijaste, već je postala nevidljivi pomoćnik... Pročitaj više
Microsoftove dvije klasične verzije Officea odlaze u povijest! Evo koje besplatne i službene alternative imate na raspolaganju
Nakon što je Microsoft službeno započeo proces ukidanja podrške za Windows 10, još jedna velika promjena pogađa korisnike diljem svijeta. Od sada su Office 2016 i Office 2019 službeno prestali primati podršku, čime se zatvara jedno važno po... Pročitaj više
Sve novosti




