Внеочередное исполнение кратко

Привет, Вы узнаете о том , что такое внеочередное исполнение, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое внеочередное исполнение , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Операционные системы и системное программировние.

внеочередное исполнение (англ. out-of-order execution) машинных инструкций — исполнение машинных инструкций не в порядке следования в машинном коде (как было при выполнении инструкций по порядку (англ. in-order execution)), а в порядке готовности к выполнению. Реализуется с целью повышения производительности вычислительных устройств.

Среди широко известных машин впервые в существенной мере реализована в машинах CDC 6600 компании Control Data и IBM System/360 Model 91 компании IBM.

Практически все современные модели ЦП фактически исполняют команды не в порядке их получения. Существует такая функция, как внеочередное исполнение, призванная сократить время простоя процессора во время ожидания завершения остальных команд.

Если процессор понимает, что следующей команде необходимы данные, для поиска которых понадобится больше времени, он может изменить порядок команд, начав работу над не связанной командой, пока происходит поиск. Внеочередное исполнение команд - необычайно полезная, но далеко не единственная вспомогательная функция процессора.

Описание и сравнение

Классическое поочередное выполнение

При выполнении инструкций по порядку (англ. in-order) осуществляются следующие действия:

1. считывание инструкции;
2. остановка процессора в ожидании для загрузки операндов инструкции;
3. передача инструкции на выполнение соответствующему исполнительному модулю;
4. выполнение инструкции соответствующим модулем;
5. запись результата выполнения инструкции модулем в регистровую ячейку.

Внеочередное выполнение

При выполнении инструкций не по порядку (англ. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . out-of-order) осуществляются следующие действия:

1. считывание инструкции;
2. помещение инструкции в очередь I (называемую англ. instruction queue, instruction buffer или reservation stations);
3. ожидание, пока операнды любой инструкции, находящейся в очереди I, станут доступны;
4. передача инструкции, операнды которой доступны, на выполнение соответствующему исполнительному модулю;
5. выполнение инструкции соответствующим модулем;
6. запись результата выполнения инструкции модулем в очередь II;
7. извлечение из очереди II результатов выполнения тех инструкций, перед которыми в очереди I не осталось невыполненных инструкций, и запись результатов в регистровый файл; удаление таких инструкций из очереди I.

Особенности и внутренняя работа

Особенности внеочередного исполнения:

• раньше других может быть выполнена инструкция, операнды которой будут готовы раньше операндов других инструкций;
• инструкция, поставленная в очередь I позже, может быть выполнена раньше;
• время простоя, вызванное ожиданием готовности операндов инструкций, уменьшается (по сравнению с процессором, выполняющим инструкции по порядку) за счет ожидания готовности операндов нескольких инструкций;
• за счет использования очереди II запись результатов в регистровый файл осуществляется в порядке следования инструкций в машинном коде (создается видимость выполнения инструкций по порядку).

Основная идея внеочередного выполнения заключается в возможности избежать простоя процессора в тех случаях, когда данные, необходимые для выполнения очередной инструкции, недоступны. Как можно видеть выше, процессор избегает простоев, которые возникают в пункте 2 для очередного выполнения инструкций в случае, когда инструкция не может быть выполнена из-за недоступности ее операндов.

Процессор с внеочередным выполнением кода выполняет те инструкции, операнды которых готовы, вне зависимости от порядка следования инструкций в коде программы. Инструкции выполняются не в порядке их следования в коде программы, а в порядке доступности данных в регистрах процессора. С помощью очереди II процессор записывает результаты выполнения инструкций так, чтобы создавалась видимость нормального, очередного выполнения.

Оценка эффективности

Внеочередное выполнение тем эффективнее, чем длиннее конвейер процессора, и чем больше разница между скоростью работы памяти (оперативной или кэшем) и скоростью работы процессора. В современных компьютерах процессоры работают намного быстрее памяти, поэтому во время ожидания поступления данных процессор может выполнить множество инструкций, операнды которых доступны.

Вау!! 😲 Ты еще не читал? Это зря!

• Алгоритм Томасуло
• Параллельные вычисления
• Вычислительный конвейер
• Спекулятивное исполнение

Исследование, описанное в статье про внеочередное исполнение, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое внеочередное исполнение и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Операционные системы и системное программировние