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 16 minuta
AutomobiliObjavljeno prije 21 minuta
Lenovo ThinkPad kutakObjavljeno prije 48 minuta
4G/5G LTE-A,4G+ - usporedbe internet i govornih tarifa mobilnih operatera(gigabox,pokObjavljeno prije 57 minuta
LCDi, Plazme i ostali televizori - pročitaj prvi post prije postavljanja pitanjaObjavljeno prije 1 sat
Da li BIOS moe smanjiti temperaturu procesoraNovosti
Ne možete nadograditi Windows 11 bez TPM-a 2.0? Microsoft objašnjava zašto je to važno
Kraj podrške za Windows 10 (listopad 2025.) sve je bliže, ali prema najnovijim podacima, više od 54% Windows uređaja još uvijek koristi Windows 10, a samo oko 42.69% nadogradilo je na Windows 11. Jedan od glavnih razloga za ovaj jaz je taj... Pročitaj više
Intel najavljuje više detalja o 18A procesu
Nedavno je Intel objavio više detalja o svom najnovijem procesnom proizvodnom procesu, Intel 18A, na simpoziju VLSI 2025., pokazujući svoj najnoviji iskorak u području poluvodiča i izravno se natječući s TSMC-ovim 2nm procesom. Intelov 18A... Pročitaj više
Apple ili Samsung, tko je najnoviji globalni lider?
Konkurencija među velikim brendovima mobilnih telefona postaje sve žešća, a tri poznate agencije za istraživanje tržišta Counterpoint, IDC i Canalys sukcesivno su objavile svoja globalna izvješća o prodaji mobilnih telefona za prvo tromjese... Pročitaj više
Google pred najvećim raskolom do sada nakon dva uzastopna antimonopolska poraza
Nakon pet godina borbe s antimonopolskim tužbama, čini se da obrambeni zidovi Googlea počinju popuštati. Tehnološki div trenutno se nalazi usred ozbiljnih pravnih bitki na dva najvažnija fronta – pretraživanju i online oglašavanju – s dvije... Pročitaj više
Instagam otključava značajku Edit Grid God (Uredi mrežu)
Instagram je društvena platforma bez koje mnogi mladi ljudi ne mogu svaki dan. Posebno je glavno bojno polje za online "ljepotice" i dijeljenje prekrasnih fotografija i stvaranje fantastične tipografije. Prije nekog vremena, IG je promijeni... Pročitaj više
Sve novosti