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/16 билет/1.md

@@ -0,0 +1,6 @@
+#### Определение динамического предсказания ветвлений.
+
+**Динамическое предсказание ветвлений** - аппаратные схемы, которые динамически предсказывают переходы на основе поведения программы при исполнении, т.е. информация о предыдущих ветвлениях используется, чтобы динамически предсказать исход текущего перехода. ЦП отслеживает выполнение условных переходов в течение работы программы и куда выполнится переход.
+Позволяет сократить время простоя за счёт предварительной загрузки и исполнения инструкций, которые должны выполниться после выполнения инструкции условного перехода.
+Прогнозирование ветвлений играет критическую роль, так в большинстве случаев (точность предсказания переходов $\geq 90\%$) позволяет оптимально использовать вычислительные ресурсы процессора.
+

2 курс/1 семестр/Архитектура ЭВМ/Лекции/16 билет/2.md

@@ -0,0 +1,16 @@
+#### Структура ВТВ.
+
+Эффективное предсказание переходов требует наличие цели перехода на ранней стадии конвейера, можно использовать доп. сумматоры на стадии ID, чтобы цель могла быть выбрана, но будет 1 такт простоя. Проблему решает буфер целей перехода (ВТВ).
+**ВТВ** - аппаратный механизм, снижающий число тактов простоя при корректно предсказанном переходе до 0.
+**ВТВ** - буфер целей перехода, доп. набор логики, который располагается на стадии IF и который помогает предсказывать переходы.
+Цель: переходы без простоев.
+Если мы угадали с помощью ВТВ, значит после выполнения IF мы знаем адрес следующей инструкции.
+
+**Простейший вариант** - когда в ВТВ хранится целевой адрес. Вид ВТВ:
+
+| Адрес перехода | Цель перехода, если он предсказан выполняющимся. | Бит валидности |
+| :-- | :-- | :-- |
+| ... | ... | ... |
+
+Бит валидности - признак актуальности строки.
+Кэш полностью ассоциативный. Адрес текущей инструкции ищется в первом столбце. Если он там есть, тогда текущая инструкция - условный переход, причем выполняющийся. Тогда считываем адрес из второго столбца.

2 курс/1 семестр/Архитектура ЭВМ/Лекции/16 билет/3.md

@@ -0,0 +1,26 @@
+#### Алгоритм заполнения и использования ВТВ.
+
+- **Адрес есть в ВТВ.**
+
+Берем адрес перехода из буфера. На следующем такте проверяем, выполнился ли переход.
+
+- **Угадали.**
+
+Продолжаем выполнение, убираем запись из буфера.
+
+- **Не угадали.**
+
+Очищаем эту запись в ВТВ и отбрасываем результаты выполнения.
+
+- **В таблице ВТВ не нашли наш адрес.**
+
+Пытаемся спекулятивно выполнить со следующего адреса.
+
+- **Перехода нет**
+
+Продолжаем выполнение и результат сохраняется, запись из буфера убирается.
+
+- **Переход есть.**
+
+Результат отбрасывается, вычисляем новый адрес и на новом такте считываем новый адрес. Информацию о том, что переход состоялся записываем в ВТВ.
+Получается конструкция с запоминанием последнего результата выполнения перехода. Штраф ветвления - 2 такта.

2 курс/1 семестр/Архитектура ЭВМ/Лекции/16 билет/4.md

@@ -0,0 +1,19 @@
+#### Структура РНТ. Алгоритм изменения и использования. Интерференция адресов. Структура ВНТ.
+
+**ВНТ:** Таблица признаков, происходил переход или нет. Хранится выполнение/невыполнение перехода. Берем какое-то число младших бит адреса инструкции, они являются номером записи в ВНТ. Каждая запись ВНТ содержит бит, индицирующий, выполнялось ли ветвление или нет в прошлый раз. Когда мы проверим, выполняется/не выполняется переход, при необходимости обновим запись в ВНТ.
+**Простейший метод (одноуровневый):**
+
+- ВНТ индексируется младшими битами адреса инструкции ветвления.
+- Каждая запись ВНТ содержит бит индицирующий выполнялось ли ветвление или нет в прошлый раз. 0 - не выполнялось. 1 - выполнялось.
+- Используемый счетчик (предсказатель) обновляется после обработки инструкции перехода. Увеличить счетчик, если есть переход, уменьшить - если нет перехода.
+- Всегда ошибается на первой и последней итерациях цикла.
+
+**Интерференция** - возникает, когда разные переходы отображаются на один и тот же счетчик (одни и те же младшие биты адреса).
+Для улучшения точности предсказания используется 2-битовое предсказание:
+
+- Прогноз должен промахнуться дважды, прежде чем он изменится.
+
+Поэтому переход в цикле будет предсказан неверно только 1 раз при повторной встрече, вместо 2 раз при 1-битной схеме.
+
+- 2-битовое предсказание - частный случай n-битного счетчика с насыщением наращиваемого при выполнении ветвления и уменьшаемого, когда ветвление не выполняется.
+- В большинстве случаев используется 2-битный счетчик предсказаний, поскольку наблюдения показывают, что эффективность предсказания 2-битной ВНТ сравнима с эффективностью n-битной.