Installfest 2021

Vývoj architektur procesoru lze sledovat jako dobrodružný příběh překonávání překážek způsobených ze začátku především velmi omezeným počtem tranzistorů, které bylo možné implementovat na jednom čipu, později rychlostí zpracování instrukcí, poté rychlostí pamětí, které se povedlo překonat pozorováním, že se často přístupy po určitý časový interval opakují k omezenému množství položek, případně se přistupuje k položkám následujícím. Velmi pozoruhodné pak je, že velké renomované firmy se nechaly opakovaně svést na zcestní, systém pro automatickou správu paměti přenesený do hardware a taková komplexita, že se nikdy nepodařilo předpokládaný výkon získat. Naopak učitelé bez s minimem prostředků opakovaně se svými žáky při zvážení jejich omezených technologických možností často nalezli řešení, která se zpětně ukázala jako cesta vřed, kterou i ti velcí v tichosti převzali.

Zkusíme si odpovědět na otázku, proč i nejnovější a nejvýkonnější procesory s architekturou x86 dokáží dekódovat jen čtyři nové instrukce naráz, jak zvyšují propustnost na až šest za hodinový takt ve smyčkách, proč Apple M1 dokáže dekódovat až 8 instrukcí za takt . V krátkosti vysvětlím, co znamená pojem dataflow window, podle testů na M1 > 600 instrukcí.

V závěru zkusíme analyzovat jak na tom s propustností bude při načítání 16 byte naráz architektura RISC-V při kombinování instrukcí 32 a 16 bity.

Příležitost chci využít i jako náhradu za neodpřednášenou poslední přednášku předmětu Architektury počítačů, která se do běhu poznamenaného nedobrovolným přechodem na distanční formu nevešla, přesto, že jsem si materiály k preznetaci pro studenty se zájmem připravil.

Pro ty, kdo jsou v oboru nováčky pak pro hlubší zážitek z popisovaného dobrodružství nabízím seznámení se s pojmy ve formě odkazů do Wikipedie, které propojili naši studenti v rámci přípravy na zkoušku nebo přímo kompletní narychlo vzniklé nahrávky všech proběhlých přednášek na YouTube.

Koho pak problematika procesorové techniky zaujme, tak může za zdroj dalších informací přistoupit k přednáškám z předmětu Pokročilé architektury počítačů.

Video: https://youtu.be/v2vHgf83E-0