Microprocesor suprascalar
Această intrare sau secțiune despre componentele computerului nu menționează sursele necesare sau sunt insuficiente . |
Arhitectură neo - [ fără sursă ] scalar contemporan (în mediul anglo-saxon se folosește prefixul super- ) permite calculul paralel pe un singur cip . Are performanțe mult mai mari la aceeași frecvență de ceas . Cele mai versatile unități centrale de procesare produse din 1998 au de fapt această arhitectură.
Descriere
Cele mai simple procesoare, cum ar fi Z80, sunt scalare: efectuează câte o operație la numărul de operanzi ai acesteia. Pe de altă parte, într-un procesor de vectori , o singură instrucțiune a fost aplicată unui vector, format din mai multe date grupate. În acest fel, o aplicație care trebuie să efectueze o operație pe o cantitate mare de date se face mult mai rapid. Un procesor superscalar este o formă intermediară: instrucțiuni diferite își procesează operanzii în același timp, pe diferite unități hardware din același cip. În acest fel, mai multe instrucțiuni pot fi executate în același ciclu de ceas.
Cu toate acestea, această caracteristică nu este suficientă pentru ca un procesor să fie suprascalar: un procesor cu o simplă conductă de date , cum ar fi cel al 6502 , care poate încărca apoi o instrucțiune, executa altul și stoca rezultatul celei anterioare, nu este neapărat superscalar, în timp ce accelerează CPU în comparație cu sistemele pur seriale.
Într-un CPU superscalar există mai multe unități funcționale de același tip, cu dispozitive suplimentare pentru a distribui instrucțiuni diferitelor unități. De exemplu, există de obicei mai multe unități pentru calculul întreg ( unitate aritmetică și logică ). Unitățile de control determină instrucțiunile care pot fi executate în paralel și le trimit unităților respective. Această sarcină nu este ușoară, deoarece o instrucțiune poate necesita rezultatul celei anterioare ca operand sau poate fi nevoită să utilizeze datele stocate într-un registru utilizat și de cealaltă instrucțiune; rezultatul se poate modifica apoi în funcție de ordinea de executare a instrucțiunilor. Majoritatea procesoarelor moderne dedică multă putere pentru a îndeplini această sarcină cât mai exact posibil, pentru a permite procesorului să ruleze la capacitate maximă constant; o sarcină care a devenit din ce în ce mai importantă odată cu creșterea numărului de unități. În timp ce CPU-urile superscalare timpurii posedau două ALU-uri și o FPU , un procesor actual, cum ar fi PowerPC 970, are patru ALU-uri , două FPU-uri și două unități SIMD . Dacă sistemul de distribuție a instrucțiunilor nu ține ocupate toate unitățile funcționale ale procesorului, performanțele sale suferă foarte mult.
Arhitecturile suprascalare au apărut în mediul RISC , deoarece acest tip de proiectare necesită unități funcționale simple, care pot fi incluse în mai multe exemple într-un singur CPU . Acesta este motivul pentru care aceste procesoare au fost mai rapide decât CISC între anii 1980 și 1990 . Cu toate acestea, odată cu avansarea tehnologiei, chiar și design-uri voluminoase, cum ar fi IA-32, ar putea fi proiectate într-un mod suprascalar.
O îmbunătățire viitoare semnificativă a sistemului de control este deocamdată de neconceput, punând o limită îmbunătățirilor de performanță ale procesoarelor suprascalare. Proiectul VLIW ( Very Long Istruction Word ) caută o soluție descărcând o parte a procesului de control al instrucțiunilor în timpul scrierii și compilării programului, evitând procesorul să o repete de fiecare dată când programul este rulat.
