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 4 sata
Sam svoj majstor - razni radovi po kući/stanuObjavljeno prije 6 sati
AutomobiliObjavljeno prije 6 sati
to trenutno igrate?Objavljeno prije 6 sati
PutovanjaObjavljeno prije 6 sati
Radite li backup podataka?Novosti
Kako gledati sve utrke Formule 1 uz pomoć VPN-a?
Ako ste kao i mi, veliki ljubitelji motosporta i poglavito Formule 1 tada znate da u Hrvatskoj nije moguće pratiti ovaj sport uživo. Ipak, uz pomoć VPN usloga je moguće pratiti sve treninge, kvalifikacije, utrke kao i dodatan sadržaj na TV... Pročitaj više
Posljednji tjedan! Jeftini Microsoft Office Pro 2021 za 35,74 €. Nadogradite Windowse 11 Pro za samo 13,55 €!
Danas ćemo razgovarati o Officeu 2021 Pro i sigurnom načinu da dobijete Microsoftove ključeve po sniženoj cijeni! Office 2021, predstavljen u listopadu 2021., unapređuje nasljeđe svog prethodnika s poboljšanim značajkama kao što su suradnja... Pročitaj više
Riot Games navodno snima igranu seriju u Vijetnamu
(izvor slika) Na temelju uspjeha serije Arcane na Netflixu, Riot Games navodno razmatra igranu seriju kao svoj idući projekt. Navodno su vrlo blizu finaliziranja lokacija za snimanje koje će oživjeti jednu od ikoničnih regija iz igre. Prema... Pročitaj više
Nova RuneScape igra će uskoro izaći u rani pristup
RuneScape: Dragonwilds upravo je otkriven, donoseći nam još jednu igru serije RuneScape. Za razliku od glavne MMO igre, ovo će biti open-world survival igra, koja dijeli isto okruženje. RuneScape: Dragonwilds također je razvijen od strane J... Pročitaj više
Sonyjev novi model Xperia 1 VII oživljava 4K zaslon
Sonyjev vodeći telefon, Xperia 1 VI, prošle je godine napustio 4K zaslon, zbog čega su se mnogi "obožavatelji" sažalili. Međutim, najnovija curenja ukazuju na to da se očekuje da će se sljedeća generacija Xperije 1 VII vratiti na 4K ekrane.... Pročitaj više
Sve novosti