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/14 билет/1.md

@@ -0,0 +1,29 @@
+#### Определение динамического планирования. Принципы реализации динамического планирования.
+
+**Динамическое планирование** (неупорядоченное исполнение, out-of-order execution) - аппаратный механизм переупорядочивания (изменения порядка исполнения инструкций) во время исполнения.
+
+Не может преодолеть истинные зависимости данных, но пытается сократить или даже предотвратить простои.
+Позволяет обрабатывать случаи, когда зависимости между инструкциями неизвестны во время компиляции.
+
+**Концепции:**
+
+- Инструкциям разрешается исполняться неупорядоченно, как только становятся доступны их операнды.
+- Разрешение инструкциям неупорядоченно завершаться.
+
+**Реализация динамического планирования:**
+
+- Ступень декодирования инструкций ID делится на 2 ступени:
+
+1. **Выдача** - декодирование инструкций, проверка структурных конфликтов. Всегда выполняется в порядке, указанном в программе.
+Зависимости под данными записываются по мере того, как инструкции выдаются (динамически создается эквивалент графа зависимостей для множества инструкций, которые находятся в ЦП)
+2. **Чтение операндов** - ожидание разрешения конфликтов данных, если они есть, и последующее чтение операндов по мере их доступности. Может происходить в порядке, отличном от указанного в программе.
+
+- На ступени выборки инструкции IF производится выборка дополнительной инструкции в специальный регистр или нескольких инструкций в очередь в каждом такте.
+- Увеличивается число функциональных устройств для исполнения большего числа инструкций на ступени EX без структурных конфликтов.
+- Два подхода к реализации:
+
+1) **Табло (Scoreboard)**, 1963.
+2) **Алгоритм Томасуло**, 1966.
+
+Будем считать, что стадия выборки выполняется на соответствующем для нее такте, что конфликтов управления у нас не возникает, что выборка всегда успевает поставить нам очередную инструкцию.
+Предполагаем, что может быть реализовано несколько исполняющих блоков на стадии исполнения.

2 курс/1 семестр/Архитектура ЭВМ/Лекции/14 билет/2.md

@@ -0,0 +1,67 @@
+#### Принципы работы алгоритма Томасуло. "Станции резервации"(reservation stations), переименование регистров, общая шина данных (Common Data Bus, CDB). Поля станций резервации.
+
+**Управление распределено по функциональным устройствам (в Табло - централизовано).**
+
+- **FU** имеют специальные буферы - **«станции резервации» (Reservation Station)**, которые содержат:
+- Незавершенные инструкции.
+- Операнды незавершенных инструкций.
+- Информацию о статусе инструкций (включая зависимости данных).
+- Станции резервации иногда называют «физическими регистрами» или «переименованными регистрами» в противоположность регистрам архитектуры, заданным в ISA.
+Регистры ISA в инструкциях заменяются либо их значениями (если доступны), либо указателями на станции резервации, которые предоставят значение позже.
+- Этот процесс называется **переименованием регистров**.
+- Переименование регистров исключает конфликты WAR, WAW (зависимости по именам).
+- Позволяет использовать аппаратное разворачивание циклов.
+
+- Станций резервации может быть больше, чем регистров ISA, что ведет к аппаратной оптимизации, которая невозможна для компиляторов, а также предотвращает узкое место из-за количества регистров ISA.
+
+**Недостатки:**
+
+- Сложность реализации.
+- Требуется большое число высокоскоростных ассоциативных портов чтения результатов с CDB.
+- Производительность может ограничиваться одной CDB.
+
+Возможное решение - несколько CDBs.
+
+**Принцип работы:**
+
+- **Стадия выдачи**
+
+Проверяем ожидает ли регистр какое-то значение от RS. Если ожидает - делаем пометку, что мы тоже ожидаем значение от той же RS, что и регистр. Иначе просто копируем значение регистра в аргумент. По итогу у нас либо есть все аргументы, либо мы знаем, от какой RS мы ожидаем аргументы. Потом помечаем, что наша станция busy. В конце помечаем выходной регистр, что он ожидает значения от нашей станции резервации.
+
+- **Исполнение**
+
+Если готовы оба аргумента - начинаем исполнение.
+
+- **Запись результата**
+1) Если какой-то регистр ожидает ответа от нашей станции резервации, то записываем результат и помечаем, что регистр больше не ожидает - свободен.
+2) Всем станциям, которые в качестве параметра ожидали значение от нашей станции - записываем это значение.
+3) Если ожидала станция сохранения, то записываем
+4) Помечаем текущую станцию незанятой.
+
+**Общая шина данных (CDB):** данные + адрес назначения (шина «куда)
+
+- 64 бит для данных + 4 бита для адреса функционального устройства - источника.
+- данные записываются в ждущую RS, если адрес источника совпадает с адресом RS, которая производит операнд источник.
+- передача результата происходит через рассылку ждущим RS, включая регистровый файл.
+
+**Поля станции резервации:**
+
+- **Busy** - RS занята.
+- **Op** - операция, выполняемая в устройстве.
+- $V_j,V_k$ - значения операндов источников S1, S2.
+
+Буферы записи имеют одно V поле, показывающее результат, который надо сохранить.
+
+- $Q_j,Q_k$ - RS, производящие операнды - источники.
+
+Нет флагов готовности, как в Табло: $Q_j,Q_k=0=>$ операнды готовы.
+Буферы сохранения имеют только Q, для RS, производящей результат.
+
+- **A** - информация об адресах для операций load/store.
+
+Сначала поле прямого адреса инструкции, потом реальный адрес, когда он вычислен.
+
+- $Q_i$ - показывает, какая RS будет записывать в регистр, если такая есть.
+
+Пустой (или 0), когда нет незаконченных инструкций (где-то в RS), которые будут записывать в тот регистр.
+Регистровый файл ведет себя как RS.

2 курс/1 семестр/Архитектура ЭВМ/Лекции/14 билет/3.md

@@ -0,0 +1,18 @@
+#### Ступени конвейера, использующего алгоритм Томасуло. Обработка инструкции на различных ступенях.
+
+- **Выборка (IF)** - обрабатывается последовательно.
+- **Выдача (ID)** - обрабатывается последовательно.
+- Получить инструкцию из очереди выбранных инструкций (IQ).
+- Выдать инструкцию в свободную RS, если нет структурного конфликта.
+- Пометить выбранную RS как занятую.
+- Переслать доступные значения операндов инструкции (из регистров ISA) в выбранную RS.
+- Переименовать еще не доступные операнды в указатели на RS, которые их произведут (переименование регистров, динамическое построение графа зависимостей данных).
+- Указать для выходного регистра, что он ожидает значение от используемой RS.
+- **Исполнение (EX)**
+- если оба операнда готовы, начинается исполнение на назначенном FU.
+
+- если не все операнды готовы, следим за CDB в ожидании требуемого результата (через CDB происходит пересылка).
+т.е. предотвращаем RAW и соблюдаем зависимости по данным.
+- **Запись результата (WB)**
+- результат выдается на CDB для всех ожидающих RS, т.е результат рассылается по CDB.
+- станция резервации помечается как свободная.

2 курс/1 семестр/Архитектура ЭВМ/Лекции/14 билет/4.md

@@ -0,0 +1,3 @@
+
+#### Пример обработки участка кода.
+???