Instruction
Instruction Pipeling
Instruction pipelining, işlemci performansını artırmak için kullanılan bir yöntemdir. Bu yöntemde, bir işlemcinin birçok işlemi aynı anda işlemesi için, işlemci içinde bir boru hattı oluşturulur. Bu boru hattı, işlemlerin birbirini izleyen adımlara ayrıldığı bir seri işlemler dizisidir. Bu işlemler, boru hattı boyunca sırayla ilerler ve her adımda bir sonraki işlem işlenir.
Boru hattında her adım, bir önceki adımın sonuçlarına dayanır. Bu nedenle, boru hattı boyunca ilerleyen bir işlemci, her adımda bir önceki işlemin sonucunu kullanarak bir sonraki işlemi işleyebilir. Bu, işlemcinin işlem başına düşen zamanı azaltır ve daha fazla işlemci performansına olanak tanır.
Örneğin, bir işlemci, bir işlemi işlerken, her adımda işlemi tamamlamak için farklı adımlar gerektirir. Bu adımların bazıları, bir işlemi almak, işlemi deşifre etmek, işlemi hesaplamak ve sonucu kaydetmektir. Bir boru hattı kullanılarak, her adımın farklı bir işlemi işlemesi sağlanır. Bu nedenle, bir adım işlemi alabilirken, diğer adım işlemi hesaplamak için kullanılabilir.
Instruction pipelining, işlemcinin performansını artırmak için etkili bir yöntemdir. Ancak, boru hattı verimliliği, verilerin bağımlılığından ve hatalı tahminlerden etkilenebilir. Bu nedenle, boru hattı tasarımı, işlemci mimarisinin etkinliği için önemlidir.
Instruction Pipeling Aşamaları
İnstruction pipelining, CPU'da birçok işlemi aynı anda yürütmek için kullanılan bir tekniktir. İşlemci, bir komutu tamamlayana kadar diğer işlemlere geçmeden önce bir işlemi tamamlar. Pipelining, işlemleri parçalara ayırır ve her bir parçayı ayrı bir adımda işler.
Aşağıda, tipik bir pipelining sürecindeki altı adımı ve her bir adımın ne yaptığını açıklıyoruz:
- Fetch Instruction (Komutun Alınması): Bu adımda, işlemci, bir sonraki komutu bellekten okur ve işlemci içindeki geçici bir belleğe kopyalar. İşlemci, bir sonraki adımda bu kopyalanan komutu kullanacak.
- Decode Instruction (Komutun Çözümlenmesi): Bu adımda, işlemci, kopyalanan komutu okur ve onu anlamaya çalışır. İşlemci, komutun hangi tür işlem olduğunu belirler ve gerektiği gibi diğer kaynaklardan gerekli bilgileri toplar.
- Calculate Operands (Operatörlerin Hesaplanması): Bu adımda, işlemci, komutun gerektirdiği işlem için gerekli olan operandları hesaplar. Bu adım, matematiksel işlemler için önemlidir, çünkü operandların değerleri genellikle hesaplanması gereken sayısal değerlerdir.
- Fetch Operands (Operatörlerin Alınması): Bu adımda, işlemci, komutun gerektirdiği operandları bellekten veya başka bir kaynaktan alır. İşlemci, her bir operandın doğru yerde olduğundan emin olmak için kaynaklar arasında geçiş yapar.
- Execute Instruction (Komutun Yürütülmesi): Bu adımda, işlemci, komutun gerçek yürütmesini gerçekleştirir. İşlemci, operatörleri birleştirir ve belirtilen işlemi gerçekleştirir. Örneğin, bir toplama işlemi yapılıyorsa, işlemci, operatörleri toplar ve sonucu hesaplar.
- Write Operand (Operatörün Yazılması): Bu adımda, işlemci, yürütülen komutun sonucunu uygun kayıtlara kaydederek tamamlar. Örneğin, bir toplama işlemi yapıldıysa, sonucun kaydedilmesi gerekebilir. Bu adım, işlemci tarafından yürütülen tüm komutlar için gerçekleştirilir.
Bu altı adım, işlemci içindeki pipelining sürecinde tekrarlanarak, bir sonraki komuta kadar devam eder. Bu sayede işlemci, farklı komutların yürütülmesinde daha verimli bir şekilde çalışabilir.