Arch: new

Все теоритические билеты по Архитектуре ЭВМ в основном были написаны,
кроме: 8.4; 13.4; 14.4; 15.4. Задачи будут позже.

2 курс/1 семестр/Архитектура ЭВМ/Лекции/10 билет/1.md

@@ -0,0 +1,12 @@
+#### Определение параллелизма уровня инструкций (ILP). Определение базового блока инструкций.
+
+**Параллелизм уровня инструкций (ILP)** - возможность одновременного выполнения нескольких инструкций в конвейере ЦП.
+
+ILP существует, когда инструкции в последовательности независимы и поэтому могут исполняться параллельно (с перекрытием). Конвейеры с большим ILP (меньшим числом зависимостей) показывают лучшую производительность на CPU с конвейером.
+**Базовый блок инструкций** - линейная последовательность инструкций без переходов внутрь, за исключением точки входа, и без переходов наружу, за исключением точки выхода из последовательности. Пример: тело цикла.
+
+- ILP в базовом блоке определяется имеющимися зависимостями между инструкциями и размером блока.
+- В типичном целочисленном коде частота условных переходов около $15\%$, что дает средний размер базового блока - 7 инструкций.
+- Любой статический метод, увеличивающий размер базового блока, расширяет блок инструкций для оптимального статического планирования конвейера компилятором и увеличивает ILP.
+Один из таких методов - разворачивание цикла.
+**Статический метод** - метод, который не имеет доступа к полям объекта, и для вызова такого метода не нужно создавать экземпляр класса, в котором он объявлен.

2 курс/1 семестр/Архитектура ЭВМ/Лекции/10 билет/2.md

@@ -0,0 +1,20 @@
+#### Статическая оптимизация с разворачиванием циклов. Требования к разворачиванию циклов.
+
+**Стандартный способ увеличения ILP** состоит в использовании параллелизма между итерациями цикла, т.е параллелизма уровня цикла (Loop Level Parallelism, LLP)
+Достигается путем разворачивания цикла, либо статически компилятором, либо динамически аппаратурой, чтобы увеличить размер имеющегося базового блока;
+Больший размер базового блока позволяет удалить больше тактов простоя, тк больше инструкций могут переупорядочиваться.
+
+- **Статическая оптимизация с разворачиванием цикла.**
+
+Реализуется компилятором, но приводит к изменению кода на языке высокого уровня.
+Пример: был цикл от 1 до 100 с шагом 1. Теперь делаем цикл от 1 до 100 с шагом 4 и на каждой итерации выполняем последовательно 4 тела цикла. Увеличивается размер базового блока, что позволяет удалить больше тактов простоя, тк инструкции могут переупорядочиваться.
+
+- **Разворачивание циклов.**
+
+Больший размер базового блока - больше инструкций для перепланирования.
+Исполняется меньше инструкций переходов и инструкций для поддержки циклов.
+Разворачивание циклов еще эффективнее при реализации векторных команд.
+**Необходимые требования для разворачивания цикла:**
+
+- Независимость итераций цикла.
+- Большое количество регистров для предотвращения конфликтов по именам регистров (WAR, WAW).

2 курс/1 семестр/Архитектура ЭВМ/Лекции/10 билет/3.md

@@ -0,0 +1,43 @@
+#### Пример разворачивания цикла.
+
+```assembly
+for (i = 1000; i>0; i = i-1)
+    x[i]= x[i] + s;
+Без оптимизации:
+Loop: LD [R1], F0 1
+    простой 2
+    ADD F2, F0, F4 3
+    простой 4
+    простой 5
+    ST F4, [R1] 6
+    ADD R1, R3, R1 7
+    простой 8
+    BNE R1, R2, Loop 9
+    простой 10
+```
+
+- 4 копии цикла развернуты без повторного использования регистров.
+- Размер базового блока увеличен с 5 до 14 инструкций.
+- 3 перехода и 3 уменьшения R1 удалены.
+- Адреса загрузки и сохранения изменены.
+- 7 тактов для исходной итерации.
+
+Разворачивание цикла сразу с оптимизацией:
+
+| Loop: | LD [R1], F0 | 1 |
+| :--: | :--: | :--: |
+|  | LD [R1-8], F6 | 2 |
+|  | LD [R1-16], F10 | 3 |
+|  | LD [R1-24], F14 | 4 |
+|  | ADD F2, F0, F4 | 5 |
+|  | ADD F2, F6, F8 | 6 |
+|  | ADD F2, F10, F12 | 7 |
+|  | ADD F2, F14, F16 | 8 |
+|  | ST F4, [R1] | 9 |
+|  | ST F8, [R1-8] | 10 |
+|  | ADD R1, R3, R1; | R3 -=32; 11 |
+|  | ST F12, [R1+16] | 12 |
+|  | BNE R1, R2, Loop | 13 |
+|  | ST F16, [R1+8]; | 8-32 = -24 |
+
+Время итерации цикла сократилось до 14 тактов или $\frac{14}{4}=3.5$ для исходной итерации; Ускорение $\frac{6}{3.5}=1.7$