Ускорение Процессоров

16.10.2024

💡 Технологии повышения производительности процессоров

Для улучшения производительности процессоров используют:

Параллелизм

Параллелизм позволяет выполнять несколько операций одновременно. Он бывает двух видов:

• Параллелизм команд: несколько команд выполняются одновременно.

• Параллелизм процессоров: одна задача решается несколькими процессорами.

Конвейеризация

Конвейеры делят выполнение команды на этапы, каждый из которых выполняется параллельно.

Конвейеры увеличивают скорость выполнения команд

Конвейеризация в деталях

Конвейер позволяет обрабатывать до 5 команд одновременно, выдавая результат на каждом такте.

Пример:

• Во время 1 такта: Считывание команды 1.

• Во время 2 такта: Декодирование команды 1, считывание команды 2.

• И так далее...

Суперскалярные архитектуры

Используют несколько конвейеров, позволяя выполнять более одной команды одновременно.

Суперскалярные архитектуры увеличивают параллельность

Матричный и векторный процессоры

• Матричные процессоры: Обрабатывают массивы чисел с помощью сетки процессорных элементов.

• Векторные процессоры: Выполняют операции над массивами данных.

Технология динамического исполнения

Использует три метода:

• Анализ потока данных

• Множественное предсказание ветвлений

• Спекулятивное исполнение

Спекулятивное исполнение

Процессор выполняет команды заранее, используя предсказания, и сохраняет результаты до их применения.

Hyper-Threading

Делит процессор на два логических, что позволяет выполнять два процесса одновременно.

Hyper-Threading улучшает производительность до 30%.

Мультипроцессоры

Это несколько процессоров, работающих с общей памятью. При большом числе процессоров возможны конфликты из-за общей шины.

Плюсы

• Высокая производительность

• Обработка сложных задач

Минусы

• Возможны конфликты доступа к памяти