CSEE 3827: Fundamentals of Computer Systems Lecture 21 and 22 April 22 and 27, 2009 Martha Kim martha@cs.columbia.edu
Amdahl’s Law Be aware when optimizing. . . T + T T = affected improved unaffected improvement factor Example: On machine A, multiplication accounts for 80s out of 100s total CPU time. How much improvement in multiplication performance to get 5x speedup overall? Corollary: make the common case fast CSEE 3827, Spring 2009 Martha Kim 2
Single-Cycle CPU Performance Issues • Longest delay determines clock period • Critical path: load instruction • instruction memory → register file → ALU → data memory → register file • Not feasible to vary clock period for different instructions • We will improve performance by pipelining CSEE 3827, Spring 2009 Martha Kim 3
��� � � ��� ���� ���� ����� � � � �� ��� � � � �� �� �� � �� �� ���� � ������������������������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������������� ��������������� ���� ����� � � � � ��� � � ������������ ����������������������������������� ������������������������������������������ Pipelining Laundry Analogy CSEE 3827, Spring 2009 Martha Kim 4
MIPS Pipeline • Five stages, one step per stage • IF: Instruction fetch from memory • ID: Instruction decode and register read • EX: Execute operation or calculate address • MEM: Access memory operand • WB: Write result back to register CSEE 3827, Spring 2009 Martha Kim 5
���� �� ����������������������������������� ����������������������������������������� ��������������� ������������ ��������������������������������������������������������� ���� �������������� ��� ������������������������ �� �� �� ��� ��� ��� ��� �������������������������������������������������������������������������������������������� ������� � ��������������������������������������������� ��������������������������������� ������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������������������ ��������� �� ������ �������������������������������������������������������������� �� ������������� ������������������� ������������������������������������������������������� ������������ �� ����������� ����������������� �������������������������� ��� ��������������������������������������������������������� ��� �� ������������������������������������������������������� ������������������������� ���������������������������������������������������������������� ������������� ��� ������� ������������ ������������������������������������������������������������������������������� MIPS Pipeline Illustration 1 CSEE 3827, Spring 2009 Martha Kim 6
Recommend
More recommend
