Programowanie Niskopoziomowe

Architektura procesora

Problemy związane z potokami

Problem z dekodowaniem
instrukcje x86 mają od 1 do 15 bajtów długości.
Pod jakim adresem znajduje się następna instrukcja?
Rozwiązanie: Pobieranie spod kilku adresów i potem selekcja właściwego.
Zagrożenia (hazard) danych
kolejna instrukcja zależy do wyników zwracanych przez poprzednią instrukcję.
```
mov rbx, tab
mov eax, [rbx+4]
add eax, 5
mov [rbx+4], eax
```
- Cały potok musi czekać na zakończenie pierwszej instrukcji.
- Długie ciągi zależności kolejnych instrukcji powodują, że w praktyce kolejne instrukcje są wykonywane sekwencyjnie zamiast równolegle.
- Może pomóc: zmiana kolejności instrukcji, zmiana wykorzystywanych rejestrów.
- Hazard RAW (read after write) i WAW (write after write).
Zagrożenia sterowania
modyfikacje rejestru IP poprzez skoki, wywołania funkcji powoduje, że cały potok jest błędny (wstępnie przetworzone instrukcje zostały pobrane spod złego adresu) i należy go wyczyścić a następnie rozpocząć przetwarzanie instrukcji spod nowego adresu.
- Powoduje to duże opóźnienia: pobranie instrukcji z pamieci + pierwsza instrukcja trwa tyle cykli ile potok ma kroków.
- Im dłuższy potok, tym dłuższe oczekiwanie.
- Pomaga odpowiednie pisanie instrukcji warunkowych, pętli, stosowanie funkcji inline.
- W procesorach implementowane jest spekulacyjne wykonanie kodu i przewidywanie rozgałęzień.

Tomasz Kapela, Kraków 2011-2020