Yapay zekadan makale özeti
- Kısa
- Ayrıntılı
- Bu video, bir eğitmen tarafından sunulan teknik bir eğitim dersidir. Videoda eğitmen ve öğrenci arasında diyaloglar geçmektedir.
- Video, beş aşamalı boru hattı işlemcisi konusunu kapsamlı şekilde ele almaktadır. İçerikte boru hattı tasarımı, dallanma mekanizması, veri bağımlılıkları, dallanma öngörüsü ve veri yönlendirmesi gibi konular adım adım açıklanmaktadır. Eğitmen, kod örnekleri üzerinden işlemci performansını hesaplama yöntemlerini, çevrim sayısını ve başarım artışı hesaplamalarını göstermektedir.
- Videoda ayrıca tek vuruşluk işlemci ile boru hattı uygulayan işlemci arasındaki farklar, durağan ve devingen buyruklar, branch (dallanma) buyruklarının işlenmesi, jump (atlama) buyrukları ve bunların program çevrimlerine etkisi detaylı olarak incelenmektedir. Saat vuruş sıklığının işlemci başarımına etkisi ve döngü döngü hesaplama yöntemleri de videoda ele alınan konular arasındadır.
- 00:10Beş Aşamalı Boru Hattı İşlemcisi
- Beş aşamalı bir boru hattı işlemcide, dallanma boyutları Ç aşaması sonunda çözülüyor ve koşullar Ş aşamasında çözülüyor.
- Yazma değerleri Ç aşamasında okunuyor ve veri yönlendirmesi yoktur, yazmalar yazıldığı vuruşta okunabiliyor.
- Durağan atlar, bir dallanma geldiğinde onun atlayacağını varsayıyorsunuz demektir.
- 00:54Kod Analizi
- Kodda R1 yazmacına bir değer atanıyor, R2 yazmacına R1 değerine 1 ekleniyor ve R1 yazmacı 2 oluyor.
- R1 ve R2 değerleri çarpılıyor, R2 değeri 2 oluyor ve R5'ten büyükse atlama yapılıyor.
- Döngü bir kere dönüyor ve toplam 10 buyruk işleniyor.
- 03:14Durağan ve Devingen Buyruklar
- Program için derlenmiş 7 buyruk bellekte saklanıyor (durağan buyruk), ancak program çalıştırıldığında işlemcinin içinde 10 devingen buyruk çalışıyor.
- Durağan (statik) instruction ile devingen (dynamic) instruction arasındaki fark, program çalıştırıldığında işlenen buyruk sayısını gösterir.
- 03:50Boru Hattı İşlemcisi Çalışma Prensibi
- Boru hattı uygulayan bir işlemci içinde, ilk çevrimde getir aşaması, ikinci çevrimde çözme aşaması, üçüncü çevrimde yürütme aşaması ve dördüncü çevrimde bellek sonucu aşaması gerçekleşiyor.
- Veri bağımlılığı olduğunda, bir aşamada beklenmesi gereken değer henüz yazılmadıysa, veri yönlendirmesi olmadığı için yazılmasını beklemek gerekiyor.
- Yazılan değer vuruşta okunabiliyor, bu nedenle gecikme yaşanıyor ve boru hattı aşamaları sırayla ilerliyor.
- 09:06Dallanma İşlemi ve Öngörü
- Dallanma işlemi sırasında işlemci, dalgalanma çözüldüğünde bir sonraki boyutta sıkıntı çıkabilir.
- Öngörü durağan dallanma olduğu için işlemci atlayacak varsayarak hlt buyruğunu getirir, ancak yanlış yaptığını anladığında doğru yolu bulur.
- Yanlış buyruk (hlt) toplam buyruk sayısına sayılmaz, ancak dallanmanın sonucu belli olmadan önce oluşan gecikme toplam program çevrimini etkiler.
- 11:41Jump ve Dalgalanma İşlemleri
- Jump buyruğu, program sayısını değiştiren doğrudan bir buyruk olup, yanındaki adres hemen bilindiği için getir aşamasında hemen kullanılır.
- Güncel işlemcilerde dalgalanma ve cam boyutları getir aşamasının ilk aşamasında bir, iki, bir de değerlerine bakarak anlaşılır.
- Dalgalanma boyutları, bir önceki gelişte yazılan değerlerden bağımlı olabilir ve bu durumda beklemeye gerek kalmaz.
- 14:46Program Çevrimi ve Performans
- Program toplam 24 çevrimde bitti ve 10 buyruk çalıştı, bu da ortalama 2,40 çevrimde bir buyruk çalıştığını gösterir.
- İdeal şartlarda dolma zamanı ihmal edilirse, toplam 14 çevrimde bitmesi gerekirdi ve bu 1,40 çevrimde bir buyruk olurdu.
- Dallanmadan ve veri bağımlılıklarından kaynaklanan gecikmeler, toplam çevrim sayısını 10 artırmıştır.
- 16:31Dallanma Hatalarının Önlenmesi
- Kısa boru hattında (4 aşamalı) dalgalanmalar çabuk çözülür ve yanlış buyruk yürütülmez.
- Uzun boru hattında (20-30 aşamalı) dalgalanmalar çok geç çözüldüğünde, yanlış buyruk yürütülebilir ve kesme gibi işlemler yapılabilir.
- Güncel işlemcilerde, dallanmanın sonucu çözülmeden önce yapılan işlemlerin geri alınması için karmaşık mekanizmalar kullanılmaktadır.
- 17:50Boru Hattı Yöntemi ve Performans Artışı
- Boru hattı yöntemi ile tek kuruşluk işlemciye göre saat vuruş sıklığı en az 2,40 katına çıkarılmalı ve 5 aşamaya bölünmelidir.
- Saat vuruş sıklığı dört katına çıkarıldığında, bir çevrim zamanı 0,60 nano saniye olur ve bu durumda %66,66 performans artışı sağlanır.
- Boru hattı yöntemi tek kuruşluk işlemciden bu kadar performans artışı sağlaması mümkün olabiliyor.
- 19:51Program Analizi ve BBC Hesaplama
- Programın 6. satırındaki değer 25000 yerine 5000 olsaydı, program 6 kere daha dönecektir.
- Programın yürütme zamanı 60 çevrim, toplam 26 buyruk işlendiği için BBC (Bir Buyruk Çevrimi) değeri 2,30 olarak hesaplanmıştır.
- Programın başındaki dolma zamanı nedeniyle BBC değeri 2,30 olarak çıkıyor, program ne kadar uzarsa baştaki dolma etkisi azalır.
- 27:31Veri Yönlendirmesi ve Performans Artışı
- Yürütme aşamasının sonundan başına veri yönlendirmesi yapıldığında, veri bağımlılığı olan ve ardışık gelen buyruklar etkilenir.
- Döngünün her dönüşünde 4 çevrim kurtarılarak, toplam yürütme zamanı 24 çevrimden 16 çevrime düşer.
- Bu durumda BBC değeri 1,60'a düşer ve %50 performans artışı sağlanır.