حاجز الرفوف

تُعدّ تقنية التخزين المؤقت للوحدات تقنيةً تُستخدم في معالجات الحاسوب لزيادة كفاءة المعالجات فائقة التوازي . فهي تسمح بتنفيذ تعليمات متعددة في آنٍ واحد بغض النظر عن تبعيات البيانات بين هذه التعليمات. وهذا يُتيح تنفيذ التعليمات خارج الترتيب، مما يزيد من إنتاجية المعالج الدقيق.

يُتيح المعالج فائق التوازي تنفيذ عدد من التعليمات في وقت واحد داخل نواة المعالج نفسه، مع ضرورة عدم الخلط بين هذا السلوك ونظام المعالجات المتعددة. معظم المعالجات الحديثة فائقة التوازي. في المعالج فائق التوازي، تُرسل تعليمات متعددة من نفس الخيط. أما المعالجات متعددة النوى، فتضم عدة معالجات، كل منها يُنفذ خيطًا منفصلاً.

إن تنفيذ التعليمات بالتوازي (أي في وقت واحد) يثير مشاكل تتعلق بتبعيات البيانات، مما يعني أن بعض التعليمات قد تعتمد على نتائج تعليمات أخرى، وبالتالي يجب توخي الحذر لتنفيذها بالترتيب الصحيح.

خذ على سبيل المثال سلسلة التعليمات التالية:

r1 = r2 + r3 r7 = r1 + r4

يُدخل التحديث إلى r7 تبعية بيانات (قراءة بعد الكتابة) . يجب أن يكتمل السطر الأول من التعليمات قبل بدء تنفيذ السطر الثاني، حيث يتطلب r7 معرفة القيمة الصحيحة للمسجل r1 (المسجل 1) قبل التنفيذ. لا يمكن تنفيذ هذا النوع من التعليمات بشكل متزامن، فترتيب العمليات تسلسلي ضمنيًا.

في المعالجات فائقة التوازي، تمتلئ نافذة التعليمات الخاصة بالمعالج بعدد من التعليمات (يُعرف بمعدل الإصدار). وبحسب الآلية التي يستخدمها المعالج فائق التوازي لتوزيع هذه التعليمات من النافذة إلى نواة التنفيذ في وحدة المعالجة المركزية، قد تنشأ مشاكل في حال وجود تبعية مشابهة لتلك الموضحة أعلاه.

لنفترض وجود نافذة تعليمات بعرض 3 تعليمات، تحتوي على i1 و i2 و i3 (التعليمات 1 و 2 و 3). لنفترض أن i2 تعتمد على تعليمة لم تنتهِ من التنفيذ بعد، ولا يمكن تنفيذها حاليًا.

بدون استخدام مخزن مؤقت للتخزين المؤقت، سيقوم المعالج فائق القياس بتنفيذ i1، والانتظار حتى يمكن تنفيذ i2، ثم تنفيذ i2 و i3 في وقت واحد.

مع ذلك، باستخدام مخزن مؤقت مؤقت، سيتم إفراغ نافذة التعليمات في هذه المخازن بغض النظر عن محتوياتها. ثم يبحث المعالج عن عدد مناسب من التعليمات في هذه المخازن التي يمكن تنفيذها بالتوازي (أي بدون أي تبعيات).

وبالتالي، فإن المعالج لديه فرصة أكبر لتشغيل أكبر عدد من التعليمات في وقت واحد، وزيادة الإنتاجية إلى أقصى حد.

• ديزسو سيما، مساحة تصميم الرفوف (ملف PDF) ، مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 28-09-2013