Mimari. risi. Yazar: İşlemci Mimar. bulunmasını istediğimiz. mimariyi. Şekil 1

Benzer belgeler
Mikroçita. Mikroçita Rapor 2:

İşlemci Tasarımı ve Aşamaları

DOĞU AKDENİZ ÜNİVERSİTESİ BAHAR BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ BLGM-324 BİLGİSAYAR MİMARİSİ DENEY #6

MİKROİŞLEMCİ MİMARİLERİ

İKİ TABANLI SİSTEM TOPLAYICILARI (BINARY ADDERS)

DOĞU AKDENİZ ÜNİVERSİTESİ BAHAR BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ BLGM-324 BİLGİSAYAR MİMARİSİ

BM-311 Bilgisayar Mimarisi

Ders Adı Kodu Yarıyılı T+U Saati Ulusal Kredisi AKTS. Bilgisayar Organizasyonu BIL

Her bir kapının girişine sinyal verilmesi zamanı ile çıkışın alınması zamanı arasında çok kısa da olsa fark bulunmaktadır -> kapı gecikmesi

BM-311 Bilgisayar Mimarisi

T.C. KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ BİLİŞİM SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ

ELE 301 KONTROL SİSTEMLERİ, /I, PROJE

25. Aşağıdaki çıkarma işlemlerini doğrudan çıkarma yöntemi ile yapınız.

Bölüm 4 Aritmetik Devreler

BİL 423 Bilgisayar Mimarisi 1. Ara Sınavı

Bölüm Bazı Temel Konseptler

6. Fiziksel gerçeklemede elde edilen sonuç fonksiyonlara ilişkin lojik devre şeması çizilir.

BİL 201 Birleşimsel Mantık (Combinational Logic) Bilgisayar Mühendisligi Bölümü Hacettepe Üniversitesi

SPARC v8 İŞLEMCİ SİMÜLASYONU

Bitirme Ödevi Sunumu PLATFORM BAĞIMSIZ BENZETİM PROGRAMI. Danışman : Yrd.Doç.Dr. D Feza BUZLUCA Gökhan Akın ŞEKER

Bilgisayar Mimarisi ve Organizasyonu Giriş

BİLGİSAYAR MİMARİSİ. Bilgisayar Bileşenleri Ve Programların Yürütülmesi. Özer Çelik Matematik-Bilgisayar Bölümü

DENEY 5: KOD DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİN TASARIMI

Bilgisayar Mühendisligi Bölümü Hacettepe Üniversitesi

5. LOJİK KAPILAR (LOGIC GATES)

Temel Mikroişlemci Tabanlı Bir Sisteme Hata Enjekte Etme Yöntemi Geliştirilmesi. Buse Ustaoğlu Berna Örs Yalçın

BM-311 Bilgisayar Mimarisi

HDL Dilleri VHDL. Son olarak, spesifik ASIC teknolojisi için devrenin yerleşimi netlist tanımlamalarından gelen diğer araçlarla oluşturulmuş olunur.

BM-311 Bilgisayar Mimarisi. Hazırlayan: M.Ali Akcayol Gazi Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

ELE 301 KONTROL SİSTEMLERİ, /I, PROJE

Örnek bir Algoritma. Örneğimiz bir insanın evden çıkıp işe giderken izleyeceği yolu ve işyerine girişinde ilk yapacaklarını tanımlamaktadır.

ULUSAL CNC TAKIM TEZGAHI TASARIM YARIŞMASI TEKNİK ŞARTNAME

Deney 7: Aritmetik ve Lojik İşlem Birimi(ALU)

Simatic PLC Eğitim Kataloğu 2013 Sayfa -1

HAFTA 1 KALICI OLMAYAN HAFIZA RAM SRAM DRAM DDRAM KALICI HAFIZA ROM PROM EPROM EEPROM FLASH HARDDISK

Algoritma ve Akış Şemaları

BM-311 Bilgisayar Mimarisi

LOJİK DEVRELER-I IV. HAFTA DENEY FÖYÜ

Mikroişlemcilerde Aritmetik

BİLGİSAYAR MİMARİSİ. Komut Seti Mimarisi. Özer Çelik Matematik-Bilgisayar Bölümü

Hiyerarşik Yazılım Tasarımı Kavramı

Quiz:8086 Mikroişlemcisi Mimarisi ve Emirleri

Blogcu Kullanma Kılavuzu

2. Yarışmanın Konusu ve Tasarımcılardan Beklenenler

MİKROİŞLEMCİLER. Mikroişlemcilerin Tarihsel Gelişimi

EEM309 SAYISAL ELEKTRONİK LABORATUARI. AND (VE) Kapısı VE kapısı, mantıksal çarpma işlemi yapmaktadır.

MEB YÖK MESLEK YÜKSEKOKULLARI PROGRAM GELİŞTİRME PROJESİ. 1. Tipik bir mikrobilgisayar sistemin yapısı ve çalışması hakkında bilgi sahibi olabilme

ELEKTRİK KONUSU İLE İLGİLİ TEST SORULARI (2) (ELEKTRİK DEVRELERİ)

BM-311 Bilgisayar Mimarisi

Fatih University- Faculty of Engineering- Electric and Electronic Dept.

Tarih Saat Modül Adı Öğretim Üyesi. 01/05/2018 Salı 3 Bilgisayar Bilimlerine Giriş Doç. Dr. Hacer Karacan

Bülten LogiKal ORGADATA YAZILIM TİC.LTD.ŞTİ

Bilgisayar Mimarisi Nedir?

BM-311 Bilgisayar Mimarisi

LOJİK DEVRELER-I IV. HAFTA DENEY FÖYÜ

Embedded(Gömülü)Sistem Nedir?

IML-322 İMALATTA OTOMASYON Bahar Yarıyılı. Lab Uygulaması-3

T.C. İstanbul Medeniyet Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

MİKROBİLGİSAYAR SİSTEMLERİ. Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu

BM-311 Bilgisayar Mimarisi

PASCAL PROGRAMLAMA DİLİ YAPISI

Dr. Feza BUZLUCA İstanbul Teknik Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü

KASIRGA 4. GELİŞME RAPORU

İKİLİ SAYILAR VE ARİTMETİK İŞLEMLER

IML-322 İMALATTA OTOMASYON Bahar Yarıyılı. Deney 3

Mikroişlemcili Sistemler ve Laboratuvarı 6.Hafta

KODLABOZ UYGULAMA YÖNTEMİ

SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MİKRODALGA TEKNİĞİ I DERSİ DÖNEM PROJESİ

ÇOK ÇEKİRDEKLİ İŞLEMCİLER VE PARALEL YAZILIM GELİŞTİRME OLANAKLARI HAKKINDA BİR İNCELEME

E5_C-CJ PROGRAMSIZ HABERLEŞME

Deney 6: Ring (Halka) ve Johnson Sayıcılar

Çok İşlemcili Yapılarda Sinyal İşleme Yazılımlarının Geliştirilmesi Uygulaması. Sinan Doğan, Esra Beyoğlu

Mikrobilgisayar Sistemleri ve Assembler

BİL 361 BİLGİSAYAR MİMARİSİ VE ORGANİZASYONU Güz Dönemi ÖDEV 1

AutoCAD Alternatifi Çizim Programı

KLASİK ÇARPMA ALGORİTMALARININ DONANIMSAL SİMÜLASYONLARI VE PERFORMANS DEĞERLENDİRİMİ

KMU MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ SAYISAL DEVRELER II LABORATUVARI DENEY 1 TOPLAYICILAR - ÇIKARICILAR

DENİZ HARP OKULU BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ

Şekil XNOR Kapısı ve doğruluk tablosu

Ders Notlarının Creative Commons lisansı Feza BUZLUCA ya aittir. Lisans:

Simatic PCS7 Eğitimleri

Mimari Esaslar. Mikroişlemcinin mimari esasları; Kaydediciler Veriyolları İş hatları dır.

Bölüm 18 FBs-6AD Analog Giriş Modülü

Mustafa SÖZBİLİR Şeyda GÜL Fatih YAZICI Aydın KIZILASLAN Betül OKCU S. Levent ZORLUOĞLU. efe.atauni.edu.tr

Bilgisayar Donanım 2010 BİLGİSAYAR

Eylül 2007 de v1.0 ı yayınlanan SysML sayesinde endüstri mühendislerinin de ihtiyacı karşılanmış oldu.

Beşinci Kuşak İşlemciler

Sunucu Bilgisayarlarda Kullanılan CISC ve RISC İşlemcilerin Performans Karşılaştırımı

Donanım İÇERİK. Bölüm 1:FATEK FBs PLC Serisine Genel Bakış. Bölüm 2:Sistem Mimarisi

Arş.Gör.Muhammet Çağrı Gencer Bilgisayar Mühendisliği KTO Karatay Üniversitesi 2015

BM-311 Bilgisayar Mimarisi

CJ1W-TS561 KULLANIMI CJ1W-TS561 GENEL BILGI CJ1W-TS561 BAGLANTI DIP SWITCH AYARLARI LED GOSTERGELER DATA GOSTERIMI

T.C. KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ BİLİŞİM SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ

DENEY 3a- Yarım Toplayıcı ve Tam Toplayıcı Devresi

NECMETTİN ERBAKAN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ SAYISAL DEVRE TASARIMI LABORATUVARI DENEY FÖYÜ

DENEY 6: VERİ SEÇİCİLER İLE TASARIM

[E-Katalog Tanıtım Sayfası] Ayser Bilgisayar. Cumhuriyet Meydanı No:41 Kat:

ARM MİMARİSİ VE UYGULAMALARI

= 2 6 Türevsel denkleminin 1) denge değerlerinin bulunuz. 2) Bulmuş olduğunuz dengenin istikrarlı olup olmadığını tespit ediniz.

DSP DONANIMI. Pek çok DSP için temel elemanlar aşağıdaki gibidir.

Transkript:

İşlemci Mimar risi Yazar: Erman Üret (ermanuret@gmail.com) Bu yazıda işlemci tasarımı yapılırken izlenecek yol ve unsurlar ile yapılması gerekli dokümantasyon hakkında bilgi verilecektir. İşlemci tasarımındaki ilk kısım tasarlanacak olan işlemcide kullanılacak mimariyi seçmektir. Mimari seçimi tasarlayacağımız işlemcide bulunmasını istediğimiz özellikler ve işlemcimizin karşılamasını istediğimiz kriterleree göre biçimlenmektedir. Bu kısımda mimari seçiminin nasıl yapıldığı atlanarak önceki videolarda kullandığımız referans tasarım üzerindenn gideceğiz. İşlemci blok şemamıza yakından bakacak olursak; Şekil 1

Yukarıdaki blok şemadan da görülebileceği gibi referans tasarımda mimari olarak pipeline mimarisi seçilmiş. Şemaya dikkatli bakacak olursak bu işlemcinin 5 durumlu bir pipeline olduğunu görebiliriz. Pipeline 5 state olarak tasarlanan bu mimari MIPS işlemci mimarisi olarak da bilinir. Bu tasarımın dışında ilk pdf dokümanında da belirttiğim gibi işlemciyi single cycle, multi cycle, değişik sayıda durum içeren pipeline yada superscalar olarak tasarlayabilirsiniz. İşlemci tasarımına yön verecek olan kriterler komut ve işlemciden beklentilerimizdir. Bu beklentiler harcanacak güç miktarı, kullanılan alan, hız yada bunların bileşiminden oluşabilir. Mimariye karar verdikten sonraki aşama kullanılacak bloklara karar vermektir. Kullanılacak bloklara karar verilirken işlemcinin koşturmasını beklediğimiz komutları barındıran komut setinden faydalanılmalıdır. Örneğin bir çarpma yada bölme modülü komut setinde bu blokları kullanacak komut yada komutlar var ise tasarlanmalıdır. Ayrıca modüllerin tasarımında kullanılacak, modüllerle ilgili bilgi (örneğin kaç bit çarpma yapılacağı, sonucun nasıl gösterileceği ve kaydedileceği, işaretli işlemlere izin verilip verilmediği gibi) komut setinden elde edilebilir. Alt modüllerin tasarımı da yukarıda belirttiğim beklentilere göre gerçekleştirilmelidir. İşlemci yapısının ve alt modüllerin geliştirilmesinde beklentilere göre optimizasyonlar yapılır. Genellikle beklentilere göre yapılan geliştirme ve optimizasyonlar diğer bölümlere olumsuz etki yapar. Örneğin hız konusunda bir optimizasyon yaptığımızda, modülün optimize edilmemiş modüle göre daha fazla alan kaplaması yada daha fazla güç tüketmesi normaldir. İşlemci içindeki modüller de alt modüllerden oluşabilmektedir. Tasarım anlamında yukarıda belirttiğimiz özellikler hiyerarşik yapı içinde en alt yapıya kadar geçerlidir.

Dokümantasyon Dokümantasyon bölümü işlemci tasarımının önemli bölümlerinden biridir. Tasarlanan işlemcinin ve alt modüllerinin dokümantasyonu detaylı bir şekilde yapılmalıdır. Dokümantasyonda tasarıma katılmamış kişilerin dokümantasyondan faydalanarak yapı hakkında kolayca bilgi edinebilmeleri göz önünde bulundurulmalıdır. Dokümantasyon yapılırken, kullanılan modüller ve üst yapı hakkında verilecek detaylı bilgilerin yanında tasarımın şemalar halinde görsel ifadesi de gereklidir. Görsel ifadelerden yoksun bir dokümantasyon tasarımı inceleyenler açısından çok fazla bir anlam ifade etmez. Örneğin tamamen koddan oluşmuş referans işlemcimizin kodlarını inceleyerek bir fikir edinmek yukarıdaki şematik ifadesini (Şekil 1) incelemekten çok daha zahmetlidir. Kodlarla ifade edilmiş işlemcimizi Xilinx ISE programında şematik karşılığını elde edersek (Şekil 2) aşağıdakine benzer bir görüntü elde edebiliriz. Aşağıdaki şematik tasarımda bazı kablolar bağlanmamasına rağmen anlaşılır bir şekil elde edilememiştir. Bunun dışında şematik olarak göstereceğimiz yapı içinde kod ile hallettiğimiz bazı kısımları da göstermemiz gerekmektedir. Örneğin execute bloğunu şematik olarak göstermek istersek bu modülün içinde kablo bağlantıları dışındaki örneğin kullanılan multiplexer ları da şematik olarak tasarlamamız gerekmektedir. Bu ekstra tasarım zamanı gerektirdiği gibi tasarımın birebir karşılığını da içermez. Şu anda mevcut işlemci tasarımları incelendiğinde işlemcilerin dokümantasyonunda yukarıda verilen blok şema (Şekil 1) gibi şemaların kullanıldığı gözlemlenebilir. Bu yapı simülasyon için kullanılamamakla beraber tasarlanan işlemci hakkında daha net bilgiler vermektedir. Xilinx ISE programında oluşturduğumuz şematik tasarımı simülasyon için de kullanabiliriz. Dokümantasyonda öncelikle Şekil1 deki gibi tasarımın ana yapısı bir çizim programı ile çizilebilir. Daha sonra hiyerarşik yapıya göre modüller ve alt modüller aynı şekilde çizilerek gösterilebilir. En alt düzeydeki yapıların (kapı düzeyinde yada daha alt modülü bulunmayan yapılar) üst modüllerle nasıl ilişki kurdukları ve çalışma şekilleri detaylı bir şekilde anlatılmalıdır.

Şekil 2

Örneğin ALU modülünün toplama çıkarma yapan kısmının 16 bitlik veriler üzerinde işlem yaptığını düşünelim. Bu işlem 4 bitlik alt modüller tarafından yapılsın. Bu senaryoda en üst seviyede ALU, bunun içinde toplama çıkarma birimi, ve bunun içinde de 4 bitlik modüller gösterilmelidir. Alt seviye modüllerin çalışması, örneğin ne tür bir adder devresi kullanıldığı, 4 bitlik modüllerin bağlanma şekli ve mantığı detaylı şekilde anlatılmalı, mevcut yapılar üzerinde yapılmış optimizasyon varsa bundan da bahsedilmelidir. İşlemcideki diğer yapılar içinde (örneğin çarpma birimi yada kaydırma birimi) bu işlem üst modüllerden alt modüllere inerek tekrarlanmalıdır. Ayrıca işlemci çalışmasına etki eden yapılar (hazard detection unit, forwarding unit, branch predictor, cache vb gibi mimari için gerekli yada performans bakımından opsiyonel üniteler) aynı şekilde görsel bir şekilde ve yazıyla detaylı şekilde anlatılmalıdır. Dokümantasyon olarak bir diğer önemli nokta komut setindeki komutlar tek tek ve ilgili komutlar bölüm bölüm ele alınarak detaylı bir şekilde incelenmesidir. İncelemede komutların ne şekilde ele alındığı ve işlemcide nasıl işlemlere yol açtığı açıklanmalıdır. Alt birimler ve komut seti dışında işlemcinin genel yapısı, varsa işlemcinin ve alt birimlerin simülasyon yada deneysel sonuçları dokümantasyona eklenmelidir.