Leksioni III Arkitekture Kompjuteri_2013.pdf

8/14/2019 Leksioni III Arkitekture Kompjuteri_2013.pdf

1/75

ARKITEKTURAESETITTE

INSTRUKSIONEVE-2

Leksioni III


2/75

SETIIINSTRUKSIONEVE

Repertori i instruksioneve te nje kompjuteri

Kompjutera te ndryshme kane sete te ndryshmeinstruksionesh

Por kane shume aspekte te perbashketa

Kompjuterat e hershem kishin seteinstruksionesh shume te thjeshta

Implementim i thjeshtezuar

Shume kompjutera moderne kane gjithashtu sete

instruksionesh te thjeshta


3/75

AVANTAZHETMETEMEDHANEKOMPJUTERA

Konceptimi I familjeve

IBM System/360 1964

DEC PDP-8

Ndarja e arkitektures nga implementimi

Njesia e kontrollit e mikroprogamuar

Ideja nga Wilkes 1951

Prodhuar nga IBM S/360 1964

Memoria cache

IBM S/360 modeli 85 1969


4/75

AVANTAZHETMETEMEDHANEKOMPJUTERA

Solid State RAM

Mikroprocesoret

Intel 4004 1971

Pipelining Futja e paralelizmit ne ciklin e nxjerrjes dhe

ekzekutimit

Procesoret e shumefishte


5/75

HAPITJETER- RISC

Reduced Instruction Set Computer

Vecorite kryesore

Numer I madh I regjistrave me perdorim tepergjithshem

Ose perdorimi I teknologjise se kompilatoreve per

optimizimin e perdorimit te regjistrave

Sete instruksionesh te thjeshte dhe te limituar

Fokusim ne optimizimin e pipeline-ve te

instruksoneve


6/75

KRAHASIMII PROCESOREVE


7/75

FORCATFAVORIZUESETECISC

Kostot Software I tejkalojne ato hardware

Gjuhe te niveleve te komplesitetit te larte

gjithnje ne rritje ne numer

Boshlleku semantik Con ne:

Sete instruksionesh te medha

Me shume menyra adresimi

Implemntime ne hardware te shprehjeve HLL psh. CASE (switch) neVAX


8/75

SETIIINSTRUKSIONEVEMIPS

Perdoret si shembull ne shume libra

Stanford MIPS eshte hedhur ne treg nga

MIPS Technologies (www.mips.com)

Perdorim te gjere ne tregun e sistemeveembedded

Aplikohet ne elektroniken per konsumatore,

paisjet e rrjetit dhe ruajtjes, kamerat,

printerat,

Perdorim tipik ne shume ISA moderne
http://www.mips.com/http://www.mips.com/


9/75

VEPRIMETARITMETIKE

Mbledhja dhe zbritja, tre operatore

Dy burime dhe nje destinacion

add a, b, c # a merr b + c

Te gjithe veprimet aritmetike kane kete forme Rregulli i pare i paraqitjes:Thjeshtesia favorizon

rregullsine

Rregullsia e ben me te thjeshte implementimin

Thjeshtesia ben te mundur te kemi performance mete larte me kosto me te ulet


10/75

SHEMBULLARITHMETIK

Kodi C :

f = (g + h) - (i + j);

Kodi perkates MIPS :

add t0, g, h # temp t0 = g + hadd t1, i, j # temp t1 = i + jsub f, t0, t1 # f = t0 - t1


11/75

OPERANDETEREGJISTRAVE

Instruksionet arithmetike perdorin operanderegjistrash

MIPS ka nje file regjistrash me permasa 32 32-bit

Perdoret per te dhenat qe perdoren shpesh Numerohen nga 0 deri 31

Te dhenat 32-bit quhen fjale (word)

Emertimet ne assembler $t0, $t1, , $t9 per vlerat e perkoheshme

$s0, $s1, , $s7 per variablat e ruajtur

Rregulli i dyte i paraqitjes:Sa me i vogel aqme i shpejte cf. memoria kryesore: miliona vendndodhje


12/75

SHEMBULLMEOPERANDEREGJISTRASH

Kodi C:

f = (g + h) - (i + j); f, , j ne $s0, , $s4

Kodi perkates ne MIPS :add $t0, $s1, $s2add $t1, $s3, $s4sub $s0, $t0, $t1


13/75

OPERANDETEMEMORIES

Memoria kryesore perdoret per te dhena teperbera Matricat, strukturat, te dhenat dinamike

Kryerja e veprimeve arithmetike Ngarkimi i vlerave nga memoria ne regjistra Ruajtja e rezultatit nga regjistrat ne memorje

Memorja adresohet me byte Cdo adrese identifikon nje byte (8-bit)

Fjalet jane te lidhura ne memorje Adresat duhet te jene shumefishe te 4

MIPS eshte Big Endian Byti me me peshe ndodhet ne adresen me te vogel

te nje fjale cf.Little Endian: Byti me me pak peshe ndodhet ne

adresen me te vogel


14/75

OPERANDETEMEMORIES: SHEBULLI1

Kodi C:

g = h + A[8]; g ne $s1, h ne $s2, adresa baze e A ne $s3

Kodi perkates MIPS: Index-i 8 kerkon offset prej 32

4 byte per fjale

lw $t0, 32($s3) #ngarkimi i fjales

add $s1, $s2, $t0offset regjistri baze


15/75

OPERANDETEMEMORIES: SHEBULLI2

Kodi C:

A[12] = h + A[8]; h ne $s2, adresa baze e A ne $s3

Kodi perkates MIPS: Index 8 kerkon offset 32

lw $t0, 32($s3) #ngarkimi i fjalesadd $t0, $s2, $t0

sw $t0, 48($s3) #ruajtja e fjales


16/75

REGJISTRATNEKRAHASIMMEMEMORIEN

Regjistrat jane me te shpejte per tu aksesuarsesa memoria

Veprimet mbi te dhenat ne memorie kerkojnengarkime dhe ruajtje

Ekzekutohen me shume instruksione Kompilatori duhet te perdore sa me shume

regjistra per variablat

I drejtohen memories vetem per variabla qe perdorenrralle

Optimizimi i regjistrave eshte i rendesishem!


17/75

OPERANDETEMENJEHERESHEM(IMEDIATE)

Te dhenat konstante specifikohen ne instruksion

addi $s3, $s3, 4

Nuk ka zbritje ne instruksionet e menjehershem

Perdoret konstante negativeaddi $s2, $s1, -1

Rregulli i 3 i projektimit: Shprehjet qe perdoren

shpesh behen me te shpejta

Konstantet e vogla jane me te zakonshme Operandet e menjehershem duhet te shmangin nje

instruksion ngarkimi


18/75

KONSTANTJAZERO

Regjistri MIPS: 0 ($zero) perfaqeson konstanten 0

Nuk mund te mbishkruhet

I perdorshem per veprime te zakonshme

P.sh., levizja ndermjet regjistrave

add $t2, $s1, $zero


19/75

INTEGERATBINAREPASHENJE

Jepet nje numer me n-bit

0

0

1

1

2n

2n

1n

1n 2x2x2x2xx ++++=

Rangu: 0 ne +2n 1

Shembull 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 10112

= 0 + + 123+ 022+121+120= 0 + + 8 + 0 + 2 + 1 = 1110

Duke perdorur 32 bite 0 deri +4,294,967,295


20/75

KOMPLEMENTII2-SHITNUMRATMESHENJE Jepet numri n-bit

0

0

1

1

2n

2n

1n

1n 2x2x2x2xx ++++=

Rangu : 2n 1ne +2n 1 1

Shembull 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 11002

= 1231+ 1230+ + 122+021+020= 2,147,483,648 + 2,147,483,644 = 410

Duke perdorur 32 bite 2,147,483,648 to +2,147,483,647


21/75

KOMPLEMENTII2-SHITNUMRATMESHENJE

Biti i 31-te eshte biti i shenjes 1 per numrat negative

0 per numrat jo negative

(2n 1) nuk mund te paraqitetNumrat jo negative kane te njejten

paraqitje te numrit pa shenje dhe tekomplementit te 2-shit

Disa numra specifike 0: 0000 0000 0000 1: 1111 1111 1111

Me shume negativ: 1000 0000 0000

Me shume pozitiv: 0111 1111 1111


22/75

MOHIMIMESHENJE

Komplementi dhe shuma me 1

Komplementi eshte 1 0, 0 1

x1x

11111...111xx 2

=+

==+

Shembull: mohimi i +2

+2 = 0000 0000 00102 2 = 1111 1111 11012+ 1

= 1111 1111 11102


23/75

ZGJATJAESHENJES

Paraqitja e numrave duke perdorur meshume bite Ruajta e vleres numerike

Ne setin e instruksioneve MIPS addi: zgjat vleren e operandit imediate lb, lh: zgjat byte/gjysmefjalen e ngarkuar beq, bne: zgjat zhvendosjen

Shumefishimi i bitit te shenjes ne te majte

cf. vlerat pa shenje: zgjaten me 0Shembuj: 8-bit ne16-bit

+2: 0000 0010 => 0000 00000000 0010

2: 1111 1110 => 1111 11111111 1110


24/75

PARAQITJAEINSTRUKSIONEVE

Instruksionet kodohen ne numra binare

Quhet kod makine

Instruksionet MIPS

Enkodohet si fjale instruksionesh 32-bit Pak formatet te ndryshem enkodimi per kodet

e operimit (opcode), numrin e regjistrave,

Regullsi!

Regjistrat

$t0 $t7 jane regjistrat 8 15

$t8 $t9 jane regjistrat 24 25

$s0 $s7 jane regjistrat 16 23


25/75

FORMATI-RIINSTRUKSIONEVEMIPS

Fushat e Instruksionit

op: kodi operativ (opcode)

rs: numri i regjistrit te pare burim

rt: numri i regjistrit te dyte burim

rd: numri i regjistrit destinacion

shamt: madhesia e zhvendosjes (00000 per kete tip)

funct: kodi i funksionit (zgjeron opcode-in)

op rs rt rd shamt funct6 bits 6 bits5 bits 5 bits 5 bits 5 bits


26/75

FORMATIR SHEMBULL

add $t0, $s1, $s2

speciale $s1 $s2 $t0 0 add

0 17 18 8 0 32

000000 10001 10010 01000 00000 100000

000000100011001001000000001000002= 0232402016

op rs rt rd shamt funct6 bite 6 bite5 bite 5 bite 5 bite 5 bite


27/75

HEXADECIMAL Baza 16

Perfaqesim me kompakt i stringave te biteve 4 bite per shifer hexadecimale

0 0000 4 0100 8 1000 c 11001 0001 5 0101 9 1001 d 1101

2 0010 6 0110 a 1010 e 1110

3 0011 7 0111 b 1011 f 1111

Shembull: eca8 6420 1110 1100 1010 1000 0110 0100 0010 0000


28/75

INSTRUKSIONETMIPS FORMATI-I

Instruksione arithmetike me immediate dheoperacione load/store rt: numri i regjistrit destinacion ose burim Konstante: 215deri +215 1

Adrese: offset qe i shtohet adreses baze ne rs

Principi 4 i projektimit:Projektimi i mire

kerkon kompromise Formate te ndryshme komplikojne dekodimin por

lejojne instruksione 32-bit.

Mbaj formatet sa me te ngjashem!

op rs rt konstante ose adrese6 bite 5 bite 5 bite 16 bite


29/75

KOMPJUTERAMEPROGRAMENEMEMORIE

Instruksionet perfaqesohen ne binar si te

dhenat. Instruksionet dhe te dhenat ruhen ne

memorie.

Programet mund te veprojne mbi programe p.sh. kompilatoret, linkerat,

Kompatibiliteti binar lejon qe programet tepunojne ne kompjutera te ndryshem.

ISA jane standartizuar


30/75

OPERACIONETLLOGJIKE

Instruksione per manipulimin e biteve

Operacioni C Java MIPS

Shift left >>>srl

Bitwise AND & & and, andi

Bitwise OR | | or, ori

Bitwise NOT ~ ~ nor

Te dobishme per te nxjerre apo per tefutur grupe bitesh nga nje fjale


31/75

OPERACIONISHIFT

shamt: sa pozicione duhen zhvendosur

Zhvendosje llogjike majtas

Zhvendos majtas dhe mbushe me bite 0 sllme ibite shumezon me 2i

Zhvendosje llogjike djathtas

Zhvendos djathtas dhe mbushe me bite 0

srlme ibite pjeston me 2i

(numra pa shenje)

op rs rt rd shamt funct

6 bite 6 bite5 bite 5 bite 5 bite 5 bite


32/75

OPERACIONET AND

Te dobishme per te marre bitet ne nje fjale

Selekto disa bite, ktheji te tjeret ne 0

and $t0, $t1, $t2

0000 0000 0000 0000 0000 1101 1100 0000

0000 0000 0000 0000 0011 1100 0000 0000

$t2

$t1

0000 0000 0000 0000 0000 1100 0000 0000$t0


33/75

OPERACIONETOR

Te dobishme per te perfshire disa bite ne nje fjale

Vendos disa bite ne 1, leri te tjeret te paprekur

or $t0, $t1, $t2

0000 0000 0000 0000 0000 1101 1100 0000

0000 0000 0000 0000 0011 1100 0000 0000

$t2

$t1

0000 0000 0000 0000 0011 1101 1100 0000$t0


34/75

OPERACIONETNOT

Te dobishme per te invertuar bitet ne nje fjale

Ndrysho 0 ne 1, dhe 1 ne 0

MIPS ka instruksion NOR me 3-operande

a NOR b == NOT ( a OR b )

nor $t0, $t1, $zero

0000 0000 0000 0000 0011 1100 0000 0000$t1

1111 1111 1111 1111 1100 0011 1111 1111$t0

Regjistri 0: gjithmoneeshte zero


35/75

OPERACIONETEKUSHTEZUARA

Kerce ne nje instruksion te etiketuar nese nje kushteshte i vertete

Perndryshe vazhdo ekzekutimin sekuencial

beq rs, rt, L1

if (rs == rt) kerce tek instruksioni qe eshte etiketuar me L1; bne rs, rt, L1

if (rs != rt) kerce tek instruksioni qe eshte etiketuar me L1;

j L1

kercim i pakushtezuar tek instruksioni qe eshte etiketuarme L1


36/75

KOMPILIMIIIF

Kodi C:

if (i==j) f = g+h;else f = g-h;

f, g, ne $s0, $s1, Kodi perkates MIPS:

bne $s3, $s4, Elseadd $s0, $s1, $s2j Exit

Else: sub $s0, $s1, $s2Exit:

Asemblatori perllogarit adresen


37/75

KOMPILIMIICIKLEVE

Kodi C:

while (save[i] == k) i += 1;

i ne $s3, k ne $s5, adresa e vektorit save ne $s6

Kodi perkates MIPS:Loop: sll $t1, $s3, 2

add $t1, $t1, $s6lw $t0, 0($t1)bne $t0, $s5, Exitaddi $s3, $s3, 1j Loop

Exit:


38/75

BLLOQETKRYESORE

Nje bllok kryesor eshte nje sekuence instruksionesh

me Mungese kercimi ne brendesi (pervecse ne fund)

Nuk permban instruksion qe eshte destinacion i nje kercimi

(pervecse ne fillim)

Kompilatori identifikonblloqet kryesore per

optimizim Nje procesor i avancuar

mund te shpejtojeekzekutimin e blloqeve

kryesore


39/75

OPERACIONETETJERATEKUSHTEZUARA

Vendos rezultatin ne 1 nese nje kusht eshte i

vertete

Perndryshe vendose ne 0

slt rd, rs, rt

if (rs < rt) rd = 1; else rd = 0;

slti rt, rs, kostante

if (rs < kostante) rt = 1; else rt = 0;

Perdoren ne kombinim me beq, bne

slt $t0, $s1, $s2 # if ($s1 < $s2)bne $t0, $zero, L # kerce ne L


40/75

PROJEKTIMIIINSTRUKSIONEVEBRANCH

Pse jo blt, bge, etj?

Hardware per


41/75


42/75

THIRRJAEPROCEDURES

Hapat e nevojshem

1. Vendos parametrat ne regjistra

2. Transfero kontrollin tek procedura

3. Krijo hapsire per proceduren

4. Kryej operacionet e procedures

5. Vendos rezultatin ne regjister per thirresin

6. Kthehu ne vendin e therritjes


43/75

PERDORIMIIREGJISTRAVE

$a0 $a3: per argumentet (regj. 4 7)

$v0, $v1: rezultatet (regj. 2 dhe 3)

$t0 $t9: te perkohshem

Mund te mbishkruhen nga i therrituri$s0 $s7: ruhen te dhenat

Mund te ruhen dhe te rikthehen nga i therrituri

$gp: pointeri global per te dhena statike (regj 28)

$sp: pointeri ne stack (regj 29)$fp: pointeri ne frame (regj 30)

$ra: regjistri qe mban adresen e kthimit(regj 31)


44/75

INSTRUKSIONETETHERRITJESSE

PROCEDURES

Therritja e procedures: jump and link

jal EtiketeEProcedures Adresa e instruksionit pasardhes vendoset ne $ra

Kercehet ne adresen destinacion

Kthimi nga procedura: jump register

jr $ra Kopjon $ra ne PC


45/75

TEDHENATETIPITKARAKTER

Grupi i karaktereve me madhesi 1-byte

ASCII: 128 karaktere

95 grafike, 33 kontrolli

Latin-1: 256 karaktere

ASCII, +96 karaktere te tjere grafike

Unicode: grup karakteresh me 32-bit

Perdoret ne Java, C++,

Shumicen e alfabeteve te botes, plus simbole

UTF-8, UTF-16: enkodime me gjate te ndryshme


46/75

OPERACIONEMBIBYTE/HALFWORD

Mund te perdorim operacionet e veprimit mbi byte

Instruksione MIPS load/store mbi byte/halfword

Ne rastin me te zakonshem eshte perpunimi i stringave

lb rt, offset(rs) lh rt, offset(rs)

Zgjerimi i shenjes me 32-bit ne rt

lbu rt, offset(rs) lhu rt, offset(rs)

Zgjerimi i zeros me 32-bit ne rt

sb rt, offset(rs) sh rt, offset(rs) Ruaj pjesen me ne te djathte byte/halfword


47/75


48/75

SHEMBULLIKOMPJIMITTENJESTRINGE

Kodi MIPS :strcpy:

addi $sp, $sp, -4 # rregullo stakun per 1sw $s0, 0($sp) # ruaj $s0add $s0, $zero, $zero # i = 0

L1: add $t1, $s0, $a1 # adresa e y[i] ne $t1lbu $t2, 0($t1) # $t2 = y[i]add $t3, $s0, $a0 # adresa e x[i] ne $t3sb $t2, 0($t3) # x[i] = y[i]beq $t2, $zero, L2 # dil nga cikli nese y[i] == 0addi $s0, $s0, 1 # i = i + 1j L1 # iterimi tjeter i ciklit

L2: lw $s0, 0($sp) # rikthe $s0 e ruajturaddi $sp, $sp, 4 # pop 1 nga stakujr $ra # dhe rikthehu


49/75

KONSTANTET32-BIT

Shumica e konstanteve jane numra te vegjel

16-bit imediat mjafton

Per konstantet me 32-bit kemi

lui rt, constant

Kopjon konstanten 16-bit ne 16-bitet e majte te rt

Bitet e tjera i con ne zero

0000 0000 0111 1101 0000 0000 0000 0000lhi $s0, 61

0000 0000 0111 1101 0000 1001 0000 0000ori $s0, $s0, 2304


50/75

ADRESEIMIIKERCIMEVEBRANCH

Instruksionet branch specifikojne

Opkodin, dy regjistra, adresen destinacion

Shumica e destinacioneve te kercimit jane afer

Perpara ose mbrapa

op rs rt konstante ose adrese

6 bite 5 bite 5 bite 16 bite

Adresim PC-relativ Adresa destinacion = PC + offset 4

PC eshte inkrementuar me perpara me 4


51/75

ADRESIMIIJUMP

Jump (j) destinacioni mund te jete kudo

Vendos adresen e plote ne instruksion

op adrese

6 bits 26 bits

Adresimi direkt ne jump

Adresa destinacion = PC3128: (adresa 4)

A


52/75

ADRESADESTINACIONSHEMBULL

Shembull i nje cikli

Marrim parasysh qe cikli eshte ne adresen 80000

Loop: sll $t1, $s3, 2 80000 0 0 19 9 4 0

add $t1, $t1, $s6 80004 0 9 22 9 0 32

lw $t0, 0($t1) 80008 35 9 8 0

bne $t0, $s5, Exit 80012 5 8 21 2

addi $s3, $s3, 1 80016 8 19 19 1

j Loop 80020 2 20000

Exit: 80024


53/75

PERMBLEDHJEEMENYRAVETEADRESIMIT


54/75


55/75

FILLIMIIAPLIKACIONITNEJAVA

Seti iInstruksioneve i

thjeshte per JVM

Interpretonbytecodet

Kompilonbytecodet e

metodave nekod te

makines


56/75

SHEMBULLC SORT

Procedura Swap

void swap(int v[], int k){int temp;temp = v[k];v[k] = v[k+1];v[k+1] = temp;

}

v ne $a0, k ne $a1, temp ne $t0


57/75

PROCEDURASWAP

swap: sll $t1, $a1, 2 # $t1 = k * 4

add $t1, $a0, $t1 # $t1 = v+(k*4)# (adresa e v[k])

lw $t0, 0($t1) # $t0 (temp) = v[k]

lw $t2, 4($t1) # $t2 = v[k+1]

sw $t2, 0($t1) # v[k] = $t2 (v[k+1])sw $t0, 4($t1) # v[k+1] = $t0 (temp)

jr $ra # kthehu tek rutina therritese


58/75

ARM & MIPS NGJASHMERITEARM: berthama per sistemet embedded

Grupi i instruksioneve i ngjashem me MIPS

ARM MIPS

Data e prezantimit 1985 1985

Madhesia e instruksioneve 32 bits 32 bitsHapsira e adresimit 32-bit flat 32-bit flat

Data alignment Aligned Aligned

Menyra e adresimit 9 3

Regjistrat 15 32-bit 31 32-bit

Input/output Memorymapped

Memorymapped


59/75

ENKODIMIIINSTRUKSIONEVE


60/75

ISA PERINTELX86

Evolucioni duke ruajtur kompatibilitetin 8080 (1974): 8-bit mikroprocesor

Akumulator, plus 3 cifte indeks-regjistra

8086 (1978): 16-bit zgjerim i 8080Complex instruction set (CISC)

8087 (1980): koprocesor per llogaritjet FPShton nstruksionet FP dhe stakun e regjistrave

80286 (1982): 24-bit adresa

Mbrojtja e memories nepermjet segmentimit 80386 (1985): 32-bit zgjerim (tani IA-32)

Menyra te tjera adresimi dhe operacione

Perdorimi i faqosjes se memories dhe segmentimit


61/75

ISA PERINTELX86

Me tej i486 (1989): pipeline, cache dhe FPU

konkurenca: AMD, Cyrix,

Pentium (1993): superskalar, 64-bit datapath Instruksionet MMX (Multi-Media eXtension)

Problem ne njesine e pjestimit

Pentium Pro (1995), Pentium II (1997)Mikroarkitektura te reja (Colwell)

Pentium III (1999)

Instruksionet SSE (Streaming SIMD Extensions) dheregjistra te rinj

Pentium 4 (2001)Mikroarkitekture e re

U shtuan instruksione SSE2


62/75

ISA PERINTELX86

Me tej AMD64 (2003): zgjeroi arkitekturen ne 64 bite

EM64T Extended Memory 64 Technology(2004)AMD64 e adoptuar nga Intel (me permiresim)

U shtuan instruksionet SSE3

Intel Core (2006)U shtuan instruksionet SSE4

AMD64 (2007): Instruksionet SSE5

Inteli refuzoi te ndiqte, por Advanced Vector Extension (2008)

Regjistra SSE me te gjate, me shume instruksione

Nese Inteli nuk do te zgjeronte mekompatibilitet, konkurenca do ta bente!


63/75

REGJISTRAT X86


64/75

MENYRATKRYESORETEADRESIMITX86

Dy operande per instruksion

Burim/dest operand Operandi i dyte burim

Regjister Regjister

Regjister Imediate

Regjister Memorie

Memorie RegjisterMemorie Imediate

Menyrat e adresimit te memories Adresa ne regjister

Adresa = Rbase+ zhvendosje

Adresa = Rbase+ 2shkalla Rindeks(shkalla = 0, 1, 2, ose 3)

Address = Rbase+ 2shkalla Rindeks+ zhvendosje


65/75

X86 INSTRUCTIONENCODING

Instruksionet me permasa

te ndryshme Byte Postfix specifikon

menyren e adresimit

Byte Prefix modifikon

operacionin


66/75

IMPLEMENTIMII IA-32

Seti i instruksioneve kompleks e benimplementimin e veshtire

Hardware i perkthen instruksionet ne

mikrooperacione

Instruksione te thjeshte: 11 Instruksione komplekse: 1shume

Mikronjesia njesoj si RISC

Metode mjaft e mire provuar nga eksperienca

Performance e krahasueshme me RISC


67/75

PSECISC (1)?

Thjeshtezim kompilatori?

E kontestuar

Instruksionet komplekse te makines veshtire

shfrytezohen

Optimizimi eshte me I veshtire

Programe me te vogla?

Programet harxhojneme pak memorie por

Memoria eshte e lire tani

Mund te mos zere shume bite por duket me I shkurtrsimbolikisht

Me shume instruksione duan me shume opcod-e

Referuesit e regjistrave duan me pak bite


68/75

PSECISC (2)?

Programe me te shpejta?

Perdorimi I instruksioneve te thjeshta paragjykohet

Njesi kontrolli me komplekse

Ruajtja e kontrollerit te mikroprogrameve eshte me e

madhe Kshtu instruksione te thjeshta duan me shume kohe

qe te ekzekutohen

Eshte me se e qarte qe CISC eshte zgjidhja me epershtatshme


69/75

KARAKTERISTIKATRISC

Nje instruksion per cikel

Veprime me regjistra

Disa menyra te thjeshta adresimi memorieje

Pak formate, te thjeshta instruksionesh

Ndertim Hardwired (pa mikrokod)

Format I percaktuar instruksionesh

Me shume konsum kohe gjate kompilimit


70/75


71/75

OPTIMIZIME

Loop Unrolling Trupi I ciklit perserited disa here

Ekzekutim I ciklit pak here

Ul mbingarkesen e ciklit

Rrit parallelismin e instruksioneve

Permireson regjistrat, cache-ne e te dhenave apovendndodhjen e TLB


72/75

LOOPUNROLLINGDYHERE

SHEMBULL

do i=2, n-1a[i] = a[i] + a[i-1] * a[i+l]

end do

behet

do i=2, n-2, 2

a[i] = a[i] + a[i-1] * a[i+i]

a[i+l] = a[i+l] + a[i] * a[i+2]

end do

if (mod(n-2,2) = i) then

a[n-1] = a[n-1] + a[n-2] * a[n]

end if


73/75

POLEMIKA

Sasiore Krahasimi I madhesise se programit dhe shpejtesise

se ekzekutimit

Cilesore

Ekzaminohen ceshtje te nivelit te larte te suportit tegjuheve dhe perdorimit te VLSI

Probleme

Ska cifte RISC apo CISC qe te krahasohen direkt

Ska sete te mirepercaktuara programesh test

Veshtiresi nendarjen mes efekteve hardware dheatyre te kompilatorit

Shumica e krahasimeve behen mbi lodra dhe jo nemakina prodhimi

Shumica e keshillave komerciale jane te perziera


74/75

PERFUNDIME

Principet e projektimit1.Thjeshtesia favorizon rregullsine

2.Me te vegjel, me te shpejte

3.Nderto rastin e zakonshem te shpejte

Shtresat e software/hardware Compiler, assembler, hardware

MIPS: rasti tipik i ISA-s RISC

c.f. x86

P


75/75

PERFUNDIME

Matja e ekzekutimit te instruksioneve MIPS ne

benchmarke Rasti me i shpeshte behet me i shpejte

Kompromiset e ndryshme

Instruction class MIPS examples SPEC2006 Int SPEC2006 FP

Arithmetic add, sub, addi 16% 48%

Data transfer lw, sw, lb, lbu,lh, lhu, sb, lui

35% 36%

Logical and, or, nor, andi,ori, sll, srl

12% 4%

Cond. Branch beq, bne, slt,slti, sltiu

34% 8%

Jump j, jr, jal 2% 0%

Leksioni III Arkitekture Kompjuteri_2013.pdf

Documents

Transcript of Leksioni III Arkitekture Kompjuteri_2013.pdf