Architettura di CalcoloArchitettura di CalcoloClassificazioneClassificazioneClassificazioneClassificazione

Classificazione dell’ArchitetturaClassificazione

dell’Architettura

2. Tipo di ELABORAZIONE della Macchina

1.Tipo di FLUSSO DATI / ISTRUZIONI che interessa la Macchina

3. SET DI ISTRUZIONI della Macchina

ArchitetturaArchitetturadi Calcolodi Calcolo

Flusso di IstruzioniFlusso di Istruzioni

IstruzioniIstruzioniElaborateElaborate

Flusso di DatiFlusso di Dati

OperandiOperandiManipolatiManipolati

ArchitetturaArchitetturadi Calcolodi Calcolo

ElaborazioneElaborazione

Flusso di IstruzioniFlusso di Istruzioni Flusso di DatiFlusso di DatiArchitetturaArchitettura

di Calcolodi Calcolo

Instruction SetInstruction Set

Flusso di IstruzioniFlusso di Istruzioni Flusso di DatiFlusso di Dati

Classificazione dell’ArchitetturaClassificazione

dell’ArchitetturaClassificazione di FLYNNClassificazione di FLYNN

55

ArchitetturaArchitetturadi Calcolodi Calcolo

Flusso di IstruzioniFlusso di Istruzioni

IstruzioniIstruzioniElaborateElaborate

Flusso di DatiFlusso di Dati

OperandiOperandiManipolatiManipolati

• Tipo e Numero di ALU• Tipo di CU

• Tipo di Memoria Dati

Classificazione dell’ArchitetturaClassificazione

dell’ArchitetturaClassificazione di FlynnClassificazione di Flynn

1313

ArchitetturaArchitetturadi Calcolodi Calcolo

Flusso di IstruzioniFlusso di Istruzioni

Singolo / MultiploSingolo / Multiplo

Flusso di DatiFlusso di Dati

Singolo / MultiploSingolo / Multiplo

Classificazione dell’ArchitetturaClassificazione

dell’ArchitetturaClassificazione di FLYNNClassificazione di FLYNN

SIMDSIMD

ISTRUZIONEISTRUZIONE

66

Unità Omogenee e Sincrone

SISDSIMD

Macchina Macchina di Von di Von

NeumanNeumanProcessore Vettoriale

ArrayProcessor

Classificazione dell’ArchitetturaClassificazione

dell’ArchitetturaClassificazione di FLYNNClassificazione di FLYNN

77

UnitàDisomogenee

e Sincrone

Classificazione dell’ArchitetturaClassificazione

dell’ArchitetturaSuper-Scalare vsSuper-Scalare vs VLIWVLIW

88

Classificazione dell’ArchitetturaClassificazione

dell’ArchitetturaArchitettura VLIWArchitettura VLIW

1111

Pro

cess

ore

VL

IW UnitàDisomogenee

e Sincrone

Classificazione dell’ArchitetturaClassificazione

dell’ArchitetturaClassificazione di FLYNNClassificazione di FLYNN

I calcolatori della classe MIMDMIMD si suddividono in:a. calcolatori MIMD a memoria condivisa (shared memory);b. calcolatori MIMD a memoria distribuita.

77

UnitàDisomogenee e Asincrone

Classificazione dell’ArchitetturaClassificazione

dell’ArchitetturaClassificazione di FlynnClassificazione di Flynn

1313

Classificazione dell’ArchitetturaClassificazione

dell’ArchitetturaElaborazione Parallela e Elaborazione Parallela e DistribuitaDistribuita

1212

ArchitetturaArchitetturadi Calcolodi Calcolo

ElaborazioneElaborazione

Flusso di IstruzioniFlusso di Istruzioni Flusso di DatiFlusso di Dati

Classificazione dell’ArchitetturaClassificazione

dell’ArchitetturaSet di IstruzioniSet di Istruzioni

Con Set di Istruzioni di un Microprocessore o di una generica architettura di calcolo si intende l’insieme di comandi operativi riconosciuti dalla Macchina.

Il singolo comando assembler ha una forma tipica:

C.O. C.O. Op1, Op2, …, OpN, DestOp1, Op2, …, OpN, Dest ( SISD )( SISD )

c.o.A c.o.A op1A, op2A, destA op1A, op2A, destA c.o.B c.o.B op1B, op2B, destB op1B, op2B, destB ( MISD )( MISD )

Il programma eseguito da un architettura di calcolo è una lista di comandi assembler.

1414

ArchitetturaArchitetturadi Calcolodi Calcolo

Instruction SetInstruction Set

Flusso di IstruzioniFlusso di Istruzioni Flusso di DatiFlusso di Dati

• Type of the operationsType of the operations• ParallelismoParallelismo delle operazionidelle operazioni

• Operand StorageOperand Storage In/Out the CPUIn/Out the CPU • Number of Explicit operandsNumber of Explicit operands for instructionfor instruction

• operand Locationoperand Location

• TypeType andand Size Size of of operandsoperands

Classificazione dell’ArchitetturaClassificazione

dell’ArchitetturaSet di IstruzioniSet di Istruzioni

• Integer

• Floating Point Float e Double Precision

Byte, Half Word, Word

1515

Classificazione dell’ArchitetturaClassificazione

dell’Architettura

Aritmetico - Logiche Data Transfert Controllo Salto Incondizionato

Aritmetico - Logiche Data Transfert Controllo Salto Incondizionato

Set di IstruzioniSet di Istruzioni

ADD, SUB, MULT, DIVSHIFT Aritm./Log., AND, OR, XOR … >, ≥, <, ≤, =

LOAD e STOREma anche operazioni aritmetico/logiche

BRANCH subordinato ad una comparazione semplice (=0) o complessa (>, ≥, <, ≤)

JUMP senza condizione(istruzione a supporto di quella di BRANCH)

Type of the operationsType of the operations::Istr 1Istr 2Istr 3Istr 4

Istr 5Istr 6Istr 7Istr 8

Jump

Brench

Istr 9

1616

Classificazione dell’ArchitetturaClassificazione

dell’ArchitetturaSet di IstruzioniSet di Istruzioni

Parallelismo of the InstructionParallelismo of the Instruction::

Processore D

ual-CoreP

roce

ssor

e V

LIW

A: Parallelismo Spaziale (Ridondanza HW)B: Parallelismo Temporale (Pipeline) Trasparente al Programmatore

A: Parallelismo Spaziale (Ridondanza HW)B: Parallelismo Temporale (Pipeline) Trasparente al Programmatore

ParallelismoParallelismodi Operazionedi Operazione

1818

C.O. C.O. Op1, Op2, …, OpN, DestOp1, Op2, …, OpN, Dest ( SISD )( SISD )

c.o.A c.o.A op1A, op2A, destA op1A, op2A, destA c.o.B c.o.B op1B, op2B, destB op1B, op2B, destB ( MISD )( MISD )

Operand StorageOperand Storage In/Out the CPU: In/Out the CPU: a a StackStack:: the operands are implicitly on top of the stack

     an an AccumulatorAccumulator:: one operand is implicitly the accumulator

     a set of a set of RegistersRegisters:: all operands are explicit either registers or memory locations

The code segment C = A + BC = A + B how it would appear on the classes of instruction sets

StackStackPUSH A

PUSH B

ADD

POP C

RegisterRegisterLoad R1,A

ADD R1,B

Store C,R1

AccumulatorAccumulatorLoad A

ADD B

Store C

Classificazione dell’ArchitetturaClassificazione

dell’ArchitetturaSet di IstruzioniSet di Istruzioni

General PurposeLonger Instruction

High Memory TrafficShort Instruction

NO Efficient CodeGood Code Density 1717