Embed Size (px)
DESCRIPTION
Dit is een begeleidende presentatie bij het hoofdstuk 3.1 van het Sleutelboek Computerhardware. Deze presentatie mag vrij worden gebruikt, aangepast en verspreid. Meer informatie over het Sleutelboek Computerhardware is beschikbaar op www.sleutelboek.eu
Citation preview
John von Neumann
3.1.1 Instructieafhandeling
3.2.2 Kloksnelheid
www.sleutelboek.eu
De von Neumann architectuur
De Prefetch Unit geeft de Bus Interface Unit de opdracht om de eerste instructie uit het geheugen te halen.
3.1.1 Instructieafhandeling
www.sleutelboek.eu
1
De Bus Interface Unit krijgt van de Adresseringseenheid het juiste geheugenadres.
3.1.1 Instructieafhandeling
www.sleutelboek.eu
2
3.1.1 Instructieafhandeling
www.sleutelboek.eu
Adresseringseenheid
Berekent een lineair (logisch) adres
Zet het lineair adres om naar een fysiek
geheugenadres
Segment Unit
Paging Unit
De Bus Interface Unit haalt de instructie uit het werkgeheugen op en geeft ze door aan de Prefetch Unit.
3.1.1 Instructieafhandeling
www.sleutelboek.eu
3
De Prefetch Unit zet de instructie in de anticipatie-wachtrij zodat ze op het juiste ogenblik wordt uitgevoerd.
3.1.1 Instructieafhandeling
www.sleutelboek.eu
4
De anticipatie-wachtrij geeft de instructie door aan de Opdrachteneenheid (Decode Unit), die ze ontleedt en vertaalt naar een uitvoerbare instructie voor de Uitvoeringseenheid.
3.1.1 Instructieafhandeling
www.sleutelboek.eu
5
Op dezelfde manier worden de twee getallen uit het werkgeheugen opgehaald.
3.1.1 Instructieafhandeling
www.sleutelboek.eu
6
getal 1
getal 2
3.1.1 Instructieafhandeling
www.sleutelboek.eu
Uitvoeringseenheid
ALU
PTU
CU
registers
De CU kiest een registeradres voor het eerste getal en stuurt dat naar de PTU.
3.1.1 Instructieafhandeling
www.sleutelboek.eu
7
De PTU controleert of het registeradres kan gebruikt worden. Indien dat zo is, wordt het getal in het register bewaard. Indien dat niet het geval is, berekent de CU een nieuw registeradres.
3.1.1 Instructieafhandeling
www.sleutelboek.eu
8
Het tweede getal wordt op dezelfde manier in het register geplaatst.
3.1.1 Instructieafhandeling
www.sleutelboek.eu
9
De ALU haalt de twee getallen uit het register en voert de instructie (optelling) uit.
3.1.1 Instructieafhandeling
www.sleutelboek.eu
10
De berekende som wordt in het register geplaatst, op een registeradres dat berekend werd door de CU en gecontroleerd door de PTU.
3.1.1 Instructieafhandeling
www.sleutelboek.eu
11
Het resultaat wordt door de CU naar de Bus Interface Unit gestuurd. Die krijgt van de Adresseringseenheid een geheugenadres om het resultaat in het werkgeheugen te bewaren.
3.1.1 Instructieafhandeling
www.sleutelboek.eu
12
1 - 3
3.1.1 Instructieafhandeling
www.sleutelboek.eu
Prefetch
4 - 6
Decode
7 - 12
Execute
3.1.1 Instructieafhandeling
www.sleutelboek.eu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Prefetch A
Decode A
Execute A
Prefetch B
Decode B
Execute B
Prefetch C
Decode C
Execute C
Von Neumann flessenhals
3.1.1 Instructieafhandeling
www.sleutelboek.eu
1
2
3
4
5
Prefetch A
Decode A
Execute A
Prefetch B
Decode B
Execute B
Prefetch C
Decode C
Execute C
pipelining
3.1.1 Instructieafhandeling
www.sleutelboek.eu
Probleem bij selecties
voer A uit
A > 0
voer B uit
Oplossing: (Dynamic) Branch
Prediction
3.1.1 Instructieafhandeling
www.sleutelboek.eu
1
2
3
4
5
6
Prefetch A
Decode A
Execute A
Prefetch B/C
Decode B/C
Execute B/C
De uitkomst van A wordt “geraden” door de processor.
3.1.1 Instructieafhandeling
www.sleutelboek.eu
1
2
3
4
5
6
Prefetch A
Decode A
Execute A
Prefetch B
Decode B
Execute B
Situatie 1: de uitkomst werd juist geraden.
2 stappen winst
3.1.1 Instructieafhandeling
www.sleutelboek.eu
1
2
3
4
5
6
Prefetch A
Decode A
Execute A
Prefetch B
Decode B
Situatie 2: de uitkomst werd fout geraden.
Prefetch C
Decode C
Execute C
geen winst, maar ook geen verlies
3.1.1 Instructieafhandeling
www.sleutelboek.eu
Wat indien voorspellenonmogelijk is?
geef waarde A in
geef waarde B in
C A + B voer D uitOplossing: OOO-Execution
(Superpipelining)
3.1.1 Instructieafhandeling
www.sleutelboek.eu
1
2
3
4
5
6
7
8
Prefetch A
Decode A
Execute A
Prefetch B
Decode B
Execute B
Prefetch C
Decode C
Execute C
Prefetch D
Decode D
Execute D
Prefetch D
Decode D
Execute D
3.1.1 Instructieafhandeling
www.sleutelboek.eu
Multicore processoren
CPU RAM
3.1.2 De kloksnelheid
www.sleutelboek.eu
Hoge klokfrequenti
e
Lage klokfrequenti
e
Elk een eigen klokgenerator
3.1.2 De kloksnelheid
www.sleutelboek.eu
Klokfrequentie uitgedrukt in GHz
TDPuitgedrukt in Watt
3.1.2 De kloksnelheid
www.sleutelboek.eu
Overklokken
Oververhitting
Kunnen cache- en
werkgeheugen wel volgen?
Kunnen schijven en uitbreidings-
kaarten volgen?
Software?
Kans op instabiel systeem of schade aan hardware!
Sleutelboek Computerhardware
Dit is een begeleidende presentatie bij het hoofdstuk 3.1 van het
Sleutelboek Computerhardware. Deze presentatie mag vrij worden gebruikt, aangepast en verspreid.
Deze dia bevat de bronvermelding en moet ten allen tijde deel blijven
uitmaken van de presentatie.
Meer informatie over het Sleutelboek Computerhardware is beschikbaar op
www.sleutelboek.eu
Klik op de knop EXIT om de presentatie af te sluiten.
