Виды рисков синхронного конвейера

Причины рисков:

- попытка нескольких команд одновременно обратиться к одному и тому же ресурсу компьютера (структурный риск);

- взаимосвязь команд по данным (риск по данным);

- неоднозначность при выборке следующей команды в случае команд перехода (риск по управлению).

Структурный риск: Конфликт по ресурсам: несколько команд, находящихся на разных ступенях конвейера, пытаются одновременно использовать один и тот же ресурс (чаще всего память). Конвейер приостанавливает выполнение одной из команд до тех пор, пока не станет доступным требуемое ФУ. Источники:

- машины с не полностью конвейерными ФУ:

=время работы такого устройства может составлять несколько тактов синхронизации конвейера;

=последовательные команды, использующие данное ФУ, не могут поступать в него в каждом такте;

- недостаточное дублирование некоторых ресурсов, (только один порт записи в регистровый файл и т.п.);

- единственный конвейер памяти для команд и данных.

Риск по данным: Две команды в конвейере (i и j) предусматривают обращение к одной и той же переменной х, причем команда i предшествует команде j. Конфликт возникает, если имеет место зависимость между командами, и они расположены по отношению друг к другу достаточно близко. Следствие: совмещение операций может привести к изменению порядка обращения к операндам. В общем случае между i и j ожидаемы три типа конфликтов:

- «Чтение после записи» (RAW);

- «Запись после чтения» (WAR);

- «Запись после записи» (WAW).

Условие отсутствия конфликта по данным: условия Бернстайна:

где О(m) – множество ячеек, изменяемых командой m;

I(n) – множество ячеек, читаемых командой n.

Конфликт по управлению. Факторы:

- выборка команды из точки перехода для любой команды перехода;

- выполнение команд условного перехода.