Transcript ORGANISASI KOMPUTER

1
MATA KULIAH:
ORGANISASI KOMPUTER
PERTEMUAN 13
Prosesor Superskalar
PRODI PENDIDIKAN TEKNIK INFORMATIKA DAN KOMPUTER
JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI MAKASSAR
2011
BY AYU ANGGRIANI H
BY AYU ANGGRIANI H
CREATED BY:
2
AYU ANGGRIANI H
092904010
PTIK A 2009
OPERASI SUPERSKALAR
3
Prosesor Superskalar adalah istilah bagi prosesor yang mampu
melakukan banyak instruksi setiap siklusnya, dengan menggunakan
sebuah teknik yang disebut dengan pipelining.
BY AYU ANGGRIANI H
EKSEKUSI OUT-OF-ORDER
4
Gambar 1.1 Contoh aliran eksekusi
instruksi dalam prosesor
BY AYU ANGGRIANI H
Gamhar 8.21 Penyelesaian instruksi sesuai
urutan program.
Menggunakan register temporer
BY AYU ANGGRIANI H
5
PENYELESAIAN EKSEKUSI
6
Dengan menggunakan eksekusi out-of-order, unit eksekusi bebas untuk
mengeksekusi instruksi lain dengan segera. Pada saat yang sama, instruksi
harus diselesaikan sesuai dengan urutan program untuk memungkinkan
precise exception. Persyaratan yang tampaknya bertentaingan ini dapat
diselesaikan jika eksekusi dapat dilakukan
BY AYU ANGGRIANI H
OPERASI DISPATCH
7
Sekarang kita kembali ke operasi dispatch. Pada saat keputusan
dispatching dibuat, unit dispatch harus memastikan tersedianya semua
resource yang diperlukan untuk eksekusi suatu instruksi. Misalnya,
karena hasil instruksi mungkin harus ditulis dalam register temporer,
maka register tersebut harus kosong, dan dicadangkan untuk digunakan
oleh instruksi tersebut sebagai bagian dari operasi dispatch. Lokasi dalam
reorder buffer juga harus tersedia untuk instruksi tersebut. Pada saat
semua resource yang diperlukan telah ditetapkan, termasuk unit eksekusi
yang sesuai, maka instruksi tersebut dikirim
BY AYU ANGGRIANI H
CONTOH UItraSPARC II
8
Desain prosesor telah sangat meningkat dalam tahun-tahun terakhir.
Klasifikasi prosesor sebagai RISC atau CISC murni tidak lagi sesuai karena
prosesor modern performa-tinggi yang berisi elemen kedua gaya desain
tersebut.
BY AYU ANGGRIANI H
Prosesor RISC awal menunjukkan bagairnana fitur tertentu dapat
membantu menghasilkan performa tinggi. Dua observasi berikut terbukti
sangat penting:
 Pipelining, yang meng-enable prosesor untuk mengeksekusi beberapa
instruksi pada saat yang sama, dapat menghasilkan peningkatan
performa apabila pipeline tersebut tidak sering di-stall.
 Sinergi yang erat antara desain hardware and kompiler meng-enable
kompiler untuk memanfaatkan secara maksimum strukturpipelined
dengan mengurangi kejadian yang menyebabkan pipeline stall.
BY AYU ANGGRIANI H
9
Arsitektur SPARC
10
SPARC merupakan singkatan dari Scalable Processor ARChitecture. Ini
merupakan spesifikasi arsitektur set instruksi suatu prosesor, yaitu, spesifikasi
set instruksi prosesor dan organisasi register, tanpa memperhatikan bagaimana
implementasinya pada hardware. Selanjutnya, SPARC merupakan "open
architecture," yang berarti perusahaan komputer selain Sun Microsystems
dapat mengembangkan hardware mereka sendiri untuk mengimplementasikan
set instruksi yang sama.
BY AYU ANGGRIANI H
UltraSPARC II
11
Arsitektur SPARC, yang merupakan basis bagi prosesor yang
digunakan dalam Sun workstation, adalah contoh yang sangat baik.
Salah satu implementasi Sun dengan arsitektur SPARC disebut
UItraSPARC II
BY AYU ANGGRIANI H
Gambar 8.23 Blok
bangunan utama prosesor
UItraSPARC II.
BY AYU ANGGRIANI H
12
STRUKTUR PIPELINE
13
UltraSPARC II memiliki pipeline eksekusi instruksi sembilan-stage,
ditunjukkan pada Gambar 8.24. Fungsi tiap stage diselesaikan dalam satu
clock cycle prosesor. Kita akan memberikan ikhtisar operasi pipeline,
kemudian membahas tiap stage secara detil.stage pertama pada pipeline
adalah umum bagi semua instruksi. Instruksi diambil dari cache instruksi
pada stage pertama (F) dan di-decode sebagian dalam stage ke dua (D).
Kemudian, pada stage ketiga (G), suatu grup yang berisi sampai dengan
empat instruksi dipilih untuk eksekusi secara paralel. Instruksi tersebut
kemudian dikirim ke unit eksekusi integer dan floating-point.
BY AYU ANGGRIANI H
Tiap dua unit eksekusi terdiri dari dua pipeline paralel dengan masingmasing enam stage. Empat stage pertama tersedia untuk operasi yang
ditetapkan oleh instruksi tersebut, dan dua yang terakhir digunakan untuk
memeriksa exception dan menyimpan hasil instruksi.
Gambar 8.24 Organisasi pipeline pada
prosesor UltraSPARC
BY AYU ANGGRIANI H
14
Pengambilan dan Decode Instruksi
PDU mengambil hingga empat instruksi dari cache instruksi, men-decodenya sebagian, dan menyimpan hasilnya dalam buffer instruksi, yang dapat
menyimpan sampai dengan 12 instruksi. Decoding yang terjadi pada stage ini
meng-enable PDU untuk menentukan apakah instruksi tersebut adalah
instruksi branch. Juga mendeteksi fitur penting yang dapat digunakan untuk
mempercepat keputusan yang harus dibuat selanjutnya dalam pipeline
tersebut
BY AYU ANGGRIANI H
15
Grouping (Pengelompokan)
Pada stage ketiga pipeline, stage G, Grouping Logic memilih grup sampai
dengan empat instruksi untuk dieksekusi secara paralel dan
mengirimkannya ke unit eksekusi integer dan floating-point. Gambar 8.25
menunjukkan rangkaian instruksi pendek dan cars instruksi tersebut akan
dikirimkan.
BY AYU ANGGRIANI H
16
PERTIMBANGAN
PERFORMA
17
Kita menegaskan pada Bagian 1.6 bahwa waktu eksekusi, T , pada
program yang memiliki count instruksi dinamik N dinyatakan sebagai
T 
N xS
R
BY AYU ANGGRIANI H
JUMLAH PIPELINE STAGE
18
Fakta bahwa n-stage pipeline dapat meningkatkan throughput instruksi sebesar
faktor n menunjukkan bahwa kita sebaiknya menggunakan sejumlah besar
stage. Akan tetapi, dengan meningkatknya jumlah pipeline stage, meningkat
pula kemungkinan pipeline di-stall, karena lebih banyak instruksi yang
dieksekusi secara konkuren. Jadi, ketergantungan antar instruksi yang terpisah
jauh masih dapat menyebabkan pipeline stall. Juga, penalti-branch dapat
menjadi lebih signifikan, seperti yang ditunjukkan Gambar 8.9. Untuk alasan
ini, penambahan dari peningkatan nilai n mulai berkurang, dan biayanya tidak
dapat diterima.
BY AYU ANGGRIANI H
THANKS
19
SEMOGABERMANFAAT

BY AYU ANGGRIANI H