PİPELİNE İŞLEMCiLERDEN OLUŞAN ÇOK işlemcili SİSTEMİN PERFORMANSI

Transkript

1 SAU Fe Bilileri Estitüsü Dergisi 3.Cilt 1.Sayı (1999) 4-7 PİPELİNE İŞLEMCiLERDEN OLUŞAN ÇOK işlemcili SİSTEMİN PERFORMANSI Aşkı DEMIRKOL * Mesut RAZBONYALI** *Sakarya Üiversitesi Mühedislik Fakültesi Bilgisayar Mühedisliği Bölüü,Esetepe Kapüsü-Sakarya **Ma/tepe üiversitesi, Maltepe-istabul ÖZET Bu çalışada ideal koşullara sahip pipelie ve çok işleeili sistei yie ideal koşullarda bütüleşesiyle oluşa çoklu pipelie işlecii perforası iceleıiştir. Perforas ölçütü olarak, klasik işlecideki icra süresii, çok işleeili sistedeki icra süresie oraı ola speedup kavraı göz öüe alııştır. I. GIRIŞ Pipelie işleciler daha karaşık ve çok sayıda verii buluduğu bilisel çalışalardaki ateatiksel hesaplaalar içi geliştirile bir işleci türüdür. Çalışası, bir boru hattıdaki sıvı lıareketiyle özdeşleştiriliştir. Boru hattıa sıvı ilk olarak verildikte sora bu çalışa., isteile iktardaki sıvı çıkıştaelde edilesie kadar sürer. Matık gereği boru dolduğu zaa" ilk çıkış alıabilecektir. Boru dolu ike, yie sıvı girişii yapılabilesi içi, çıkıştaki sıvı da sürekli olarak depo türü bir eleaa popalaası, çalışaı gereğidir. Pipelie işleciler, ayıu presibe göre çalıştıklarıda dolayıboru hattı adıyla aılışlardır (1). Pipelie işleıciler klasik işlecilerde olduğu gibi; aa bellek, kotrol birii ve klasik işlecilerde farklı olarak, bağısız işle yapabile yeteeğie sahip çok sayıdaki foksiyoel birilerde oluşuştur (2). ll.pipeline İŞLEMCİLERİN PERFORMANSI Pipelie bilgisayarlarda perforas, karaşık ve çok verii işleeceği durularda segetler arası gecikeler olasıa rağıe yüksektir. İdeal duruda klasik işlecideki zaa, pipelie da seget sayısıa bölüerek daha küçük bir değere düşer. Mevcut işi yapılası içi gereke topla saat darbe sayısı p = s+-1 olduğu bilidiğide, pipelie sistede topla "t! işi yapılası içi gerekli süre olduğu biliektedir (3). tp *P = tp(s+-1) Pipelie olaya sisteıde bir parçalık işi, t süreside işlediğii göz öüe alırsak, parçalık işi işleesi içi; kadar süre gerekecektir. Bu duruda pipelie ve pipelie olaya (klasik) sisteleri i cra süreleri belli olduğua göre, burada perfoıas değerii (S) S= t tp(s + -1) şeklide yazaız üküdür. Bu deklede s+-1, değeride >> s-1 ise ' s-1 O t S=t p, olacağıda., deklei elde edilir. Norıalde perforas değerii birde büyük olası içi (S > 1), 4

2 Pipelie işlecilerde Oluşa Çok işleeili Sistei Perforasi olası gerekektedir. Diğer tarafta ideal aladaki kabule göre klasik i şleeide kullaıla zaa) pipelie işleeide seget sayısıa bölüecektir. Yai: ' IV. PİPELİNE İŞLEMCİLERLE OLUŞAN ÇOK İŞLEMCİLİ SİSTEMİN PERFORMANSI Böyle bir sistede ideal gerçek bir çok işleeili odel aşağıdaki şartlarda düşüülelidir. şartlar altıda; t İp == s alıası gerekecektir. Bu yei değer, perfor ras dekleide yerie koulursa yaklaşık ol arak, s-ı,_, O olacağıda, -yük tü özdeş pipelie işleci lere degeli dağılacak, -işleciler arasıda türlü gecike kayıpla ihal edilecek buları yaısıra si stei özdeş pipelie işleci leri ıçı ıse, değeri elde edilir. Yukarda, s-ıaladaki her düzeleyebiliriz. S == S=s DS O kabulü yapıldığıda, ideal iki dekleıi de, aşağıdaki gibi -yük dağılıı degeli, -segıetler arası gecikeler ihal edilecektir. Bu koşullar altıdaki "ı" kadar bağıısız ve degeli parçada oluşa "" işleeili sistei bu jiikü işieyeilesi içi gereke süre (T ÇP) içi, öce yükü tü i şlecilere degeli dağıldığı göz öüe alacağız. Di ğer yada "" tae bağısız iş, her işleciye eşit olarak, / Burada ideal bir pipelie sistedeki perfoası, klasik işlecii seget sayısı katı kadar (tp = t/s) olduğuu görekteyi z (4).. ÇOK İŞLEMCİLİ S İSTEMİN PERFORMANSI büyüklüğüde dağı.lacaktır. Bu dağılıda sora si ste klasik bir pipelie i şleeili gibi çalışacaktır. Şidi bilie pipelie işlecii çalışa süresi; çok pipeli e i şleeili sisteıi icra süresi olacaktır. Daha öceki bilgileriizde bir pipeli e işlecii ideal şartlar altıdaki, B tae bağısız işi icra etesi içi gereke süre; Çok işleeili bir sisteıdeki perforıası, klasik bir işleciye göre kıyasladığıızda, S = Tklasik Tç okijj Tk S=- Tç deklelerii elde edilesi gerekir. Böyle bir sistede kullala işleci sayısı "" ise, evcut iş topla işlerci sayısıa dağılacağıda, sistei perforası ; Bu dekledeki yükü, çok işleeili sistedeki " " tae yük ile değiştirirsek dekle, Tp = tp(s + - 1) halie döüşür. Bu deklei yukardaki bilgileriize uyarlarsak, sistedeki "" yükü ilk dekledeki B değeri, t S=t S= olacaktır. Bua göre ideal bir çok işleeili si steıi perforıası, işleci sayısıa eşit olacaktır (5). DB= ikici dekle içi ise, 1/ değerii alacağıda her iki dekle içide ay souç elde edilir. Bu değerlerle beraber TP süresii de, çok işleeili sistei çalışa süresi ola T çp ile değiştirerek yazarsak, 5

3 A.Deirkol, M.Razboyah Tçp=tp(s+(-)-1) D Bu dekle u yukardaki bi lgileriıize uyarlarsak, sistedeki "" yükü ilk dekledeki B değeri, dekleıii elde ederiz. Bu deklei tek işleeili siste içi geliştir irsek, ideal duruda T ÇP süresi ile klasik işlecii Tk süresi arasıda DB= perforasla karşılaştırılacaktır. ilişkisii olduğuu biliyoruz. Şidi, işleıcileri pipelie ola çok işleeili bir siste ile, klasik tek işleeili bir sistei Bu böl üde ideal şartlarda olasıa karşı yei bir çalışayı güdee getireceğiz. Ele alıa çok işleeili sistede bulua işlecileri özdeş pipelie işlecilerde oluştuğu düşüülürse, böyle bir sistede ideai şartlar altıda Klasik tek işleeili bir akiede icra edilecek bir iş, "Tk" sürede işleiyorsa ayı iş, "s" segıetli ve "" işleeili bir sistede, T ÇP sürede işleecektir. Bua göre bu iki sistei perfor 1ası, S = Tk Tçp olacaktır. Deklee daha öce bulua değerleri koyduğuıuzda -yük tü özdeş pipelie işlecilere degeli dağılacak, -işleıciler arasıda türlü gecike kayıpla ihal edilecek buları yaısıra sistei özdeş pipelie işlecileri ıçı ıse -)'iik dağılıu degeli, -segıetlcr arası gecikeler ihal edilecektir. Bu koşullar altıdaki "" kadar bağıısız ve degeli parçada oluşa "" işleeili sistei bu yükü işieyeilesi içi gereke süre (T çp) içi, öce yük:ü tü işlecilere degeli dağıldığıı göz öüe alacağız. Diğer yada işleciye eşit olarak, "" tae bağıısız iş, her Tk S= -- tp( s+ -1) D dekleıi ortaya çıkaktadır. Burada ideal koşullarda "" yükü öce işleci sayısıa bölüeceğide, işleci başıa düşe yük olur. /, Burada klasik işlecii i cra zaaıııı Tk = t l büyüklüğüde dağılacaktır. Bu dağılıda sora siste klasik bir pipelie işleeili gibi çalışacaktır. Şidi bilie pipelie işlecii çalışa süresi, çok pipelie işleeili sistei icra süresi olacaktır. Daha öceki bilgileriizde bir pipelie işlecii ideal şartlar altıdaki, B tae bağısız işi icra etesi içi gereke süre; olarak düşüürsek, çok işleeili sistei perforas deklei; halie döüşür. t S= --- tp s+--1 Tp= tp(s + D- 1), idi. Böyle bir sistede ideal duruıda, Bu dekledeki yükü, çok işleeili sistedeki tae yük ile değiştirirsek dekle, halie döüşür. Tp= tp(s +- 1) "" olacağıda, s >> s-1 göre yukardaki dekleiiz O kabul edilebilir. Bu yei kabule 6

4 Pipelie işlecilerde Oluşa Çok işleeili Sistei Perforas t s ::: --- tp( s+ -1) S= t tp olıaktadır. Daha öcede t tp=s olduğuu bildiğiize göre so duru daki perforas dekleiiz: S= s ifadesie döüşür. Öyleyse biziı geliştirdiğiiz siste klasik tek iş leeili ıodeli "s" kat ı kadar olacaktır. Burada bu değeri elde edilirke yük sayısı ve gecikeleri ideal şartlada yararlaıldığı belirtek isteriz. Buda dolayı deklei gerçek usurlayla düşüdüğüüzde: S,..., DS göıiitüsü daha gerçekçi olacaktır. KAYNAKLAR 1- POLLARD,L,H, Coputer Desig ad Archj tecture, DUNCAN,R "A Survey of ParaUel Coputer Architectures", IEEE Coputer, vol : 23, o : 2, DASGUPT A,S, Coputer Arcbitecture A Moder Sythesis MANO,M,M, Coputer Syste Architecture, T ABAK,D, Multiprocessors,