Pipeline구조 - 산술 & 명령어 파이프 라인 1

안녕하세요 bannavi입니다^ㅅ^

오늘은 산술 & 명령어 파이프라인 첫번째 시간이에요

바로 시작해보도록 하겠습니다

 

 

 

Pipeline구조 - 산술/명령어 파이프라인 구조

1. 현실적 병렬적 다중 기능 장치

2. 산술 파이프라인

3. 명령어 파이프라인

 

 

# 파이프라인 구조 VS 병렬적인 다중 기능 장치

 

1. 실제 파이프라인 구조가 이론적인 최대 속도를 구현하지 못하는 이유

1) 각 세그먼트들이 부연산을 수행하는 시간이 서로 다르다

2) 또한 각 레지스터를 제어하는 클럭 사이클은 최대 전파시간을 갖는 세그먼트의 지연시간과 싱크를 맞추어야한다

 

2. 다음 그림과 같이 병렬적인 다중기능 장치(= 파이프라인 처리 속도)를 고려할 수 있다

- 그러나 이 구조는 순차적 처리가 아니라 모든 회로가 동시에 데이터를 입력받아 네 태스크를 한꺼번에 수행한다 - SIMD구조 일 뿐(파이프라인 구조와 다르다)

1) 각 P회로는 전체 파이프라인 회로에서와 동일하게 태스크를 수행한다고 가정

2) 효율을 따져보면 어쨌든 파이프라인 구조가 순차적 처리 구조보단 우수하다

(세그먼트를 나눌 수 있는 작업이고, 동일한 작업을 반복처리해야 된다고 했을때)

 

 

# 파이프라인 구조가 적용되는 컴퓨터 설계

 

1. 산술(arithmetic) 파이프 라인: 산술 연산들을 부연산으로 나누어 파이프라인의 세그먼트에서 수행

1) 고속 컴퓨터에서 부동 소수점 연산, 고정 소수점 수의 곱셈, 과학 계산 용으로 활용

2) 파이프라인 승산기(배열 승산기 - 부분 곱 사이의 캐리(carry) 전파 시간의 최소화를 위한 가산기 보유)

2. 명령어(instruction) 파이프 라인 : 명령어 사이클의 fetch, 디코드, 실행단계를 중첩 시킴으로 명령어 흐름에 동작

 

이 두가지면 모든 컴퓨터 작업은 파이프라인 작업 처리가 가능하다!

 

 

 

# 부동 소수점 덧셈과 뺄셈을 위한 파이프라인(부동. 표시를 안하면 모르니까 해야됌)

1. 입력 : 두개의 정규화(normalized)된 부동 소수점 이진수

2. 각 세그먼트에서 수행되는 부 연산

1. 지수의 비교

2. 가수의 정렬

3. 가수의 덧셈이나 뺄셈

4. 결과의 정규화