Домашнее задание - Технологии повышения производительности процессоров

Дисциплина: ОП.02 Архитектура аппаратных средств • Раздел 3 (§2.2 с.8 программы)

Выполняйте только если преподаватель назначил это задание. Срок сдачи сообщит преподаватель.
Задание 1. Расчет теоретического ускорения системы по закону Амдала

Серверный алгоритм обработки транзакций имеет долю параллельного кода p = 80% (0.80). Строго последовательная часть составляет (1 - p) = 20% (0.20).

Формула закона Амдала: S(N) = 1 / [ (1 - p) + (p / N) ]  |  Предел: S_max = 1 / (1 - p)
Число ядер (N) Последовательная часть (1 - p) Параллельная часть (p / N) Знаменатель дроби Расчетное ускорение S(N)
N = 2 ядра 0.20 0.80 / 2 = 0.40 0.20 + 0.40 = 0.60
N = 4 ядра 0.20 0.80 / 4 = 0.20 0.20 + 0.20 = 0.40
N = 8 ядер 0.20 0.80 / 8 = 0.10 0.20 + 0.10 = 0.30
N = 16 ядер 0.20 0.80 / 16 = 0.05 0.20 + 0.05 = 0.25
N = 64 ядра 0.20 0.80 / 64 = 0.0125 0.20 + 0.0125 = 0.2125
N → ∞ (Предел) 0.20 0.00 0.20
Задание 2. Анализ конвейерных пузырей (bubbles/stalls) и аппаратного байпассинга

Рассмотрите последовательность из трех ассемблерных инструкций для классического 5-ступенчатого конвейера (IF, ID, EX, MEM, WB):

I1: ADD R1, R2, R3   ; R1 = R2 + R3 (стадия EX вычисляет в T3, стадия WB пишет в T5)
I2: SUB R4, R1, R5   ; R4 = R1 - R5 (требует R1 на стадии EX в T4)
I3: OR R6, R4, R7   ; R6 = R4 | R7 (требует R4 на стадии EX в T5)
Параметр конвейера Режим А: Без аппаратного форвардинга (вставка NOP) Режим Б: С аппаратным форвардингом (Bypassing)
Где возникают конфликты по данным?
Число тактов простоя (пузырей / stalls)
Суммарное число тактов на выполнение 3 команд
Аппаратный механизм решения проблемы
Задание 3. Аналитические вопросы архитектурного проектирования
Данные успешно сохранены!