Unidad 2 segmentaci n
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2.7. Dependencias de Datos. Unidad 2: Segmentación. Docente: Ing. José Díaz Chow. Clases anteriores: Procesador segmentado adelanta la ejecución. Dependencias inherentes al solapamiento. Riesgos por dependencias: Estructurales Datos Control. Preámbulo.

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Unidad 2: Segmentación

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Presentation Transcript


Unidad 2 segmentaci n

2.7. Dependencias de Datos

Unidad 2: Segmentación

Docente: Ing. José Díaz Chow


Pre mbulo

  • Clases anteriores:

  • Procesador segmentado adelanta la ejecución.

  • Dependencias inherentes al solapamiento.

  • Riesgos por dependencias:

    • Estructurales

    • Datos

    • Control

Preámbulo


Unidad 2 segmentaci n1

2.7 Dependencias de Datos

  • ConceptosBásicos

  • Riesgospordependencias de datos

  • Reducción de LatenciasmedianteDiseño

  • Técnicas de Bloqueo

  • Datapath del DLX con DD corregidas

Unidad 2: Segmentación


Objetivos

  • Explicarlos riesgosde la segmentaciónasociados a lasdependencias de datos.

  • Clasificar los tipos de dependencias de datos y determinar en quécondicionespuedenrepresentarriesgos a los procesadoressegmentados.

  • Proponeralternativas de diseño para minimizarlaslatenciasporDependencias de Datos.

Objetivos

  • Explicarlastécnicasque se emplean para garantizar la coherencia de la ejecución en casos de Dependencias de datos.


Unidad 2 segmentaci n2

Contenido:

2.7 Dependencias de Datos

  • ConceptosBásicos

  • Riesgospordependencias de datos

  • Reducción de LatenciasmedianteDiseño

  • Técnicas de Bloqueo

  • Datapath del DLX con DD corregidas

Unidad 2: Segmentación


Conceptos b sicos 1 3

  • Instrucciones en los programas establecen una R de dependencia en los datos

  • P.Ej: Orden lógico (algoritmo), Precedencia.

  • Lecturas y escrituras deben mantener un orden

  • Dos niveles:

    • Programa a Alto Nivel (Compilador)

    • Programa a Bajo Nivel (CPU)

Conceptos Básicos (1/3)


Conceptos b sicos 2 3

Ejemplo: A = A + B * C

Compilador A = R10, B = R11, C = R12, Tmp = R21

MULT R21, R11, R12

ADD R10, R10, R21

Conceptos Básicos (2/3)


Conceptos b sicos 3 3

Tipos de Dependencias de Datos:

  • Instrucciones son funciones (D,R)

D(i) D(j)  (RAR: No riesgo, RequisitosEstruct.)

D(i) R(j)  (WAR: No en DLX - ejecución en orden)

R(i) D(j)  (RAW: Problematípico. Ejemplo)

R(i) R(j) (WAW: No en DLX, solo escribe en Wb)

Conceptos Básicos (3/3)

j = i + n | n  E+


Unidad 2 segmentaci n3

Contenido:

2.7 Dependencias de Datos

  • ConceptosBásicos

  • Riesgospordependencias de datos

  • Reducciónde LatenciasmedianteDiseño

  • Técnicas de Bloqueo

  • Datapath del DLX con DD corregidas

Unidad 2: Segmentación


Riesgos por dep de datos

Regresemos a nuestro ejemplo:

  • Incoherencias = Resultados equivocados

    • - Prohibitivo. Requiere Bloqueo

Riesgos por Dep. de Datos

  • Latencias = Pérdida de eficiencia

    • - Mejoras de Diseño


Unidad 2 segmentaci n4

Contenido:

2.7 Dependencias de Datos

  • ConceptosBásicos

  • Riesgospordependencias de datos

  • Reducción de LatenciasmedianteDiseño

  • Técnicas de Bloqueo

  • Datapath del DLX con DD corregidas

Unidad 2: Segmentación


Reducci n de latencias 1 4

Posibles latencias:

Reducción de latencias (1/4)

  • Si Tressuficiente (WB escriba antes que D/L lea), la 4ta latencia no existe.


Reducci n de latencias 2 4

  • Forwarding, bypassing o cortocircuito

Técnica de diseño que consiste en proporcionar el resultado, inmediatamente esté disponible.

  • En el DLX, los resultados están disponibles al final de la etapa ALU (Permite elimina latencia 1)

Reducción de latencias (2/4)

  • De la S(ALU) pasan al MAR y de S(MAR) al MDRin (Elimina latencia 2 y 3)


Reducci n de latencias 3 4

Aplicando Forwarding:

Reducción de latencias (3/4)

OP(i) – OP(i+1) : S(ALU)  E(A)|E(B)

OP(i) - OP(i+2) : S(MAR)  E(A)|E(B)

OP(i) - OP(i+3) : S(MDRin)  E(A)|E(B)


Reducci n de latencias 4 4

  • Forwarding no resuelve todos los casos

Ejemplo: LOAD(i) – OP(i+1)

Reducción de latencias (4/4)

- Impráctico buscar que S(MEM) E(ALU)


Unidad 2 segmentaci n5

Contenido:

2.7 Dependencias de Datos

  • ConceptosBásicos

  • Riesgospordependencias de datos

  • Reducción de LatenciasmedianteDiseño

  • Técnicas de Bloqueo

  • Datapath del DLX con DD corregidas

Unidad 2: Segmentación


T cnicas de bloqueo 1 2

  • No todos los segmentados implementan Forwarding. Bloqueo es indispensable.

  • En caso de latencias obligatorias, es necesario garantizar la coherencia mediante bloqueo.

  • Dos tratamientos:

    • Hardware (CU)

    • Software (Compiladores y Programador)

Técnicas de Bloqueo (1/2)


T cnicas de bloqueo 1 21

Tratamiento por Hardware:

  • Interlock, bloqueo por Hardware o burbuja.

    - Detección de dependencias en la UC.

  • En el DLX :

    • NOP en IR2

    • Bloquearcarga del IR: Ld_IR

    • Bloquearcarga del PC: Ld_PC

Técnicas de Bloqueo (1/2)


T cnicas de bloqueo 2 2

Tratamiento por Software:

  • Compilador optimizador introduce NOPs

  • Compilador optimizador reordena código

  • Programador usa NOPs en Assembler

Técnicas de Bloqueo (2/2)

  • Programador reordena código en Assembler


Unidad 2 segmentaci n6

Contenido:

2.7 Dependencias de Datos

  • ConceptosBásicos

  • Riesgospordependencias de datos

  • Reducciónde LatenciasmedianteDiseño

  • Técnicas de Bloqueo

  • Datapath del DLX con DD corregidas

Unidad 2: Segmentación


Datapath del dlx corregido

Datapath del DLX Corregido


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