Translate

Saturday, September 19, 2015

ඔන්න අද මම ඔයාලට කියන්න සූදානම් වෙන්නේ පරිගණකයේ ඉතාම වැදගත් අංගයක් වන Central Processing Unit (CPU) ගැන 
මෙන්න  ඒ ගැන විකිපීඩියා භාවිතයෙන් තොරතුරු:
මධ්‍යම සැකසුම් ඒකකයක් (CPU) නැතහොත් සකසනයක් යනු පරිගණක ක්‍රමලේඛ ක්‍රියා කරවිය හැකි තාර්කික යන්ත්‍රයකි. මෙම පුළුල් විග්‍රහය CPU පුළුල් ලෙස භාවිත වීමට පෙර විශාල ප්‍රමාණයෙන් පැවති මුල් පරිගණක රැසකටම පහසුවෙන් යෙදාගත හැකි වේ. අවම වශයෙන් 1960 දශකයේ පටන්වත් මෙම යෙදුම සහ එහි භාවිතයන් පරිගණක ක්ෂේත්‍රය තුළ භාවිත විය. CPU වල ආකාරය , නිර්මාණය හා ක්‍රියාත්මක කිරීම පෙර නිදසුන්වල සිට චමත්කාරජනක ලෙස වෙනස් වී ඇති නමුත් ඒවායේ මූලික ක්‍රියාකාරකම් බොහෝ දුරට සමාන ලෙස පවතී.
මුල් කාලීන CPU සාමාන්‍යයෙන් එක් වර්ගයක පරිගණකයකට වූ විශාල කොටසක් ලෙස නිර්මාණය කෙරුණි. කෙසේ නමුත් විශේෂ අවශ්‍යතා සඳහා භාවිතාවන CPU නිර්මාණය කිරීමේ ‍මෙම මිළ අධික ක්‍රමය තනි හෝ වඩා වැඩි අරමුණු සදහා සුදුසු වන සැකසුම් (Processors) නිෂ්පාදනය පුළුල් වීමට මාර්ගය සැකසුවේය.විවික්ත ට්‍රාන්සිස්ටරසුපිරි පරිගණක සහ මිනි පරිගණක යුගයේ ක්‍රමයෙන් මෙම ප්‍රමතකරණ ක්‍රියාදාමය ආරම්භ වූ අතර සංගෘහිත පරිපථ ප්‍රචලිත වීමත් සමඟ එය වඩාත් සීඝ්‍ර තත්වයට පත් විය. CPU වල කුඩාකරණය හා ප්‍රමිතිකරණය යන දෙක, ගණනය කිරීමේ යන්ත්‍රවල සීමාකාරී භාවිතයෙන් පිටතට ගොස් නවීන ජීවිතයේ මෙම අංකිත උපකරණ භාවිතා කිරීම වර්ධනය කර තිබේ. නවීන ක්ෂුද්‍ර සකසනය (Micro Processor) මෝටර් රියවල සිට ජංගම දුරකතන හා සෙල්ලම් බඩු දක්වා වූ සෑම දේකම භාවිතා වේ.

මෙන්න එහි ඉතිහාසය:
වර්තමානයේ පවත්නා මධ්‍යම සැකසුම් ඒකක (CPU) ඇති පරිගණක වල තත්ත්වයට පැමිණීමට පෙරාතුව, ENIAC ආදී පරිගණක එකිනෙකට වෙනස් කටයුතු සිදු කිරීම සඳහා නැවත නැවත භෞතික රුහැන්ගත කිරීමට සිදුවිය. මෙම පරිගණක බොහෝවිට “ස්ථාවර ක්‍රම ලේඛිත පරිගණක” ලෙස හඳුන්වනු ලැබුවේ ‍ඒවා හැමවිටම එකිනෙකට වෙනස් වැඩසටහන් ධාවනය කිරීම වෙනුවෙන් භෞතිකව නැවත හැඩගැස්මක් කළ යුතු වු නිසාය. “මධ්‍යම සැකසුම් ඒකකය (CPU)” යන යෙදුම පොදුවේ මෘදුකාංග (පරිගණක ක්‍රමලේඛ) ක්‍රියාකරවීමට නිපදවා ඇති උපකරණයක් ලෙස සලකන බැවින්, මධ්‍යම සැකසුම් ඒකකය(CPU) ලෙස නිරවද්‍යවම හඳුන්වා දියහැකි මුලිකම උපකරණය ‍සහිත ක්‍රමලේඛ පරිගණකවල ආගමනයත් සමඟ කරළියට පිවිසියේය.
ආචිත ක්‍රමලේඛ (stored-program) පරිගණකයේ අදහස් ENIAC සැලසුම් කරන විටත් පැවතිණි. නමුත් එය ආරම්භයේදීම අත්හැර දැමුවේ පරිගණකය ඉතා ඉක්මණින් නිමකිරීමේ අරමුණෙනි. 1945 ජුනි 30 දී, ENIAC පරිගණකය සම්පුර්ණයෙන් නිමකිරීමටත් පෙරාතුව, ජෝන් වැන් නියුමැන් නම් ගණිතඥයා විසින් “First Draft of a Report on the EDVAC “නම් වු පත්‍රයක් ප්‍රකාශයට පත් කර බෙදා හැර තිබිණි. එය 1949 අගෝස්තුවේදී නිම කිරීමට නියමිත ආචිත ක්‍රමලේඛ පරිගණකයක දළ සටහනක් විස්තර කිර තිබිණි(Van Neumann 1945). EDVAC සැලසුම් කර තිබු‍නේ විවිධාකාරයේ උපදෙස් (හො මෙහෙයුම්) නිශ්චිත සංඛ්‍යාවක් ඉටු කිරීම සඳහාය. මෙම උපදෙස් සමහරක් EDVAC ධාවනය කිරීම සඳහා අවශ්‍ය ඵලදායී ක්‍රමලේඛ නිර්මාණය කිරීම සඳහා සංයුක්ත කර ගත හැකි විය. විශේෂයෙන්ම EDVAC සඳහා රචිත ක්‍රමලේඛයන් ස්ථාපිත කර තිබුණේ අධිවේග පරිගණක මතකයකය. මෙය පරිගණකයේ භෞතික රුහැන්ගතකරණයෙන් සඳහන් කර ඇති ක්‍රමවේදයට සාපේක්ෂව වෙනස්ය. මෙය EDVAC හි තිබු සැලකිය යුතු තරමේ අඩුපාඩුවක් මැඩපැවැත්වීමට හේතු පාදක විය. එනම් නව කාර්යයන් සිදුකිරීම සඳහා නැවත හැඩගැස්වීමට සිදුවන කාලය හා ශ්‍රමය විශාල වශයෙන් අඩු වීමයි. වැන් නියුමැන්ගේ සැලසුමත් සමඟ මෙතෙක් බරපතල ගැටලුවක්ව තිබු EDVAC හි ධාවනය කරමින් තිබු ක්‍රමලේඛනයන්ගේ මෘදුකාංගයක් වෙනස් කිරීම, සරලවම පරිගණක මතකයේ අන්තර්ගතය වෙනස් කිරීමෙන් පහසුවෙන් සිදුකල හැකි විය. සිය ප්‍රමුඛතම සැලසුමක් වන EDVAC නිර්මාණ කිරීම හේතුවෙන් ආචිත ක්‍රමලේඛන පරිගණක සැලසුම් කිරීමෙහිලා වැන් නියුමැන්හට සුවිශේෂි කීර්තියක් හිමි වු අතර, ඔහුට පෙර කොන්රුඩ් සු(z)ස් වැන්නවුන්ද ඒ ආකාරයෙන්ම අදහස් යෝජනා කර තිබිණි. මීට අමතරව Harvard Mark I හි Harvard නිර්මාණ ශිල්පයද ‍ඉලෙක්ට්‍රොනික මතකය වෙනුවට සිදුරු කල කඩදාසි පටි භාවිතයෙන් ආචිත ක්‍රමලේඛන සැලසුමෙන් හොඳ ප්‍රයෝජනයක් ලබා ගත්තේය. වැන් නියුමැන්ගේ ආකෘතිය හා Harvard නිර්මාණ ශිල්පිය අතර ප්‍රධාන වෙනස ලෙස සැලකිය හැක්කේ දෙවැන්න මධ්‍යම සැකසුම් ඒකකයේ (CPU) උපදෙස් හා දත්ත ගබඩා කිරීම හා හැසිරවීම වෙන් වෙන්ව සැලකීම වන අතර, පළමුවැන්න කාර්යයන් දෙකම සඳහා එකම මතක අවකාශය භාවිතා කිරීමයි. ‍බොහෝමයක් නුතන පරිගණක සැලසුමෙන් වැන් නියුමැන්ගේ ආකෘතිය වන මුත් Harvard ආකෘතියේ මුලිකාංගද පොදුවේ ඒවායේ දැක ගැනීමට පුළුවන.
සංඛ්‍යාංක (digital) උපාංග වීම හේතුවෙන් සියලුම මධ්‍යම සැකසුම් ඒකක (CPU) විවික්ත අවස්ථා සමඟ කටයුතු කරන අතර එමනිසා ඒවා සඳහා කිසියම් ආකාරයක අවස්ථා අතර හුවමාරු වීමේ අවයවයක් තිබීම මෙම තත්ත්ව වෙන් වෙන්ව හඳුනාගැනිම සඳහා අත්‍යවශ්‍ය වේ. ට්‍රාන්සිස්ටරයට වාණිජමය වටිනාකමක් ලැබීමට පෙරාතුව, විද්‍යුත් ප්‍රතියෝජක හා රික්තක නල බොහෝවිට අවස්ථා හුවමාරු අවයව ලෙස භාවිතා විණි. මීට පෙර පැවැති පුර්ණ වශයෙන් ‍යාන්ත්‍රික සැලසුම් වලට සාපේක්ෂව මේවායේ පැහැදිලි වේග පරිමාණ වෙනසක් ඇතත්, ඒවායේ විශ්වාසීභාවය එතරම් ‍ හොඳ මට්ටමක් නොවිණි. මේ සඳහා උදාහරණයක් ලෙස ප්‍රතියෝජන මඟින් සරල ධාරා අනුක්‍රමික තර්ක පරිපථ සෑදීමේදී ඇතිවන ස්පර්ශය පොළා පැනීම නමැති (contact bounce) දුෂ්කරතාවය මඟහැරවීමට අමතර දෘඩාංග අවශ්‍ය වීම සැලකිය හැක. රික්තක නලයක ස්පර්ශය පොළා පැනීම තත්ත්වයට පත්වීමට ඉඩක් නොමැති නමුත් ඒවා පූර්ණ සක්‍රීය තත්ත්වයට පත් වීමට පෙර නියමිත උෂ්ණත්වයකට ගෙන ආයුතු අතර ක්‍රමයෙන් එය අඩු වී අක්‍රිය වී යයි. සාමාන්‍යයෙන් නලයක ක්‍රියාකාරිත්වය නැවතුනු විට මධ්‍යම සැකසුම් ඒකක (CPU) පිරික්සා බැලීමෙන් අක්‍රිය වු කොටස හරහා ගෙන එය නැවත ප්‍රිතිස්ථාපනය කිරීම සිදු කෙරේ. එම නිසා මුලික ඉලෙක්ට්‍රෝනික (රික්ත නල මුලික වු ) පරිගණකයන් සාමාන්‍යයෙන් විද්‍යුත් යන්ත්‍ර (ප්‍රතියෝජක මුලික වු) පරිගණක වලට වඩා වේගවත්, නමුත් විශ්වාසනීයභාවය තරමක් අඩු ඒවා ලෙස සැලකේ. EDVAC ආදී නාල පරිගණක සාමාන්‍යයෙන් පැය 8 කට වරක් අක්‍රීය වීමක් කරා නැඹුරු විය හැකි මුත්, Harvard Mark I ආදී ප්‍රතියෝජක පරිගණක (මදවේග නමුත් පෙරාතුව) අක්‍රීය තත්ත්වයට පත්වුයේ ඉතා කලාතුරකිනි. (Weik 1961:238) අවසානයේ නාල මුලික පරිගණක ප්‍රමුඛ ස්ථානයකට පැමිනියේ, එමඟින් සැපයුන සුවිශේෂි වේග වාසිය විශ්වාසය පිළිබඳ දුෂ්කරතාවලට වඩා වැදගත් වු බැවිනි. බොහෝමයක් පැරණි සම මුහුර්තක මධ්‍යම සැකසුම් ඒකක (CPU) නූතන ක්ෂ්‍රදු ඉලෙක්ට්‍රොනික සැකසුම් වලට සාපේක්ෂව අඩු ස්පන්ද වේගයකින් ධාවනය විය. (ස්පන්ධ වේග පිළිබඳ සාකච්ඡාවක් සඳහා පහත බලන්න) 100 Khz 4 MHz ස්පන්ද සංඥා සංඛ්‍යාතයක් මේ කාලයේදී බොහෝ සුලබ වු අතර ඒවා ගොඩනගන ලද හුවමාරු අවයවයන්ගේ වේගයන් මත විශාල වශයෙන් සීමා විය.

ට්‍රාන්සිස්ටර සහ සංගෘහිත පරිපථ CPU[සංස්කරණය කරන්න]

අණුසකසු[සංස්කරණය කරන්න]

ඉන්ටෙල් 8742 හි සංගෘහිත පරිපථයකි. 12MHz ක්‍රියාකරන CPU එකක් , බයිට් 128 ක RAM , බයිට් 2048 ක EPROM හා 1/10 එකට චිපයේ ඇති බිට් 8ක ක්ෂුද්‍ර පාලකයකි.
ඉන්ටෙල් 80486 DX2 මයික්‍රො ප්‍රොසෙසරය සෙරමික් PGA ඇසුරුමක් තුල
1970 දී මයික්‍රො ප්‍රොසෙසරය හදුන්වාදීම CPU සැලසුම් කිරීමට හා නිෂ්පාදනයට සැලකිය යුතු බලපෑමක් සිදු කළේය. 1970 දී ප්‍රථම මයික්‍රො ප්‍රොසෙසරය (intel 4004) හා 1974 දී ප්‍රථම විශාල ලෙස භාවිතා කළ මයික්‍රො ප්‍රොසෙසරය (Intel 8080) හදුන්වාදීමේ සිට මෙම වර්ගයේ CPU එකකුත් සියලු මධ්‍යම සැකසුම් ඒකක (CPU) නිෂ්පාදන ක්‍රම අභිබවා යාමට සමත් විය. එම කාලයේ මේන්ෆ්‍රේට් (Mainframe) හා මිනි කම්පියුටර (minicomputer) නිෂ්පාදකයන් ඔවුන්ගේ පැරණි පරිගණක සැලසුම් ශිල්ප ආකෘති වැඩි දියුණු කිරීමට (upgrade) වෙළද නාම යටතේ (හිමිකම් සහිත) 1C දියුණු කිරීමේ වැඩසටහන් දියත් කළ අතර ඔවුන්ගේ පැරණි දෘඩාංග හා මෘදුකාංග සමග පසු ගැළපුම් වන මයික්‍රොප්‍රොසෙසර නිෂ්පාදනය කරන ලදී. වර්තමානයේ බහුලව ඇති පුද්ගලික පරිගණකවල ආගමන හා විශාල සාර්ථකත්වයක් සමග CPU යන්න දැන් බොහෝ විට ව්‍යවහාර වන්නේ මයික්‍රොප්‍රොසෙසර භාවිත සඳහාය.
පෙර පරම්පරාවේ CPU පරිපථ පුවරු එකක් හෝ කිහිපයක් මත එකිනෙකට වෙන් වෙන්ම පවතින ලෙස සහ කුඩා සංගෘහිත පරිපථ (IC) ගණනාවකින් යුක්තව නිර්මාණය කරන ලදී. නමුත් CPU නිෂ්පාදය කරන්නේ IC ඉතා කුඩා ප්‍රමාණයක් යොදාගෙනය. (සාමාන්‍යයෙන් එකක් පමණක්) , තනි අච්චුවක් යොදාගෙන නිෂ්පාදනය කරන නිසා ප්‍රමාණයෙන් කුඩාවන CPU වල ද්වාර පරපෝෂිත ධාරිතාව (gate parasitic capacitance) අඩු වීම වැනි භෞතික සාධක නිසා වඩා වේගවත් මාරු වීමේ කාල ලැබී ඇත. මේ නිසා සම මුහුර්තිත (syn chronons) මයික්‍රොප්‍රොසෙසරවලට මෙගා හර්ට්ස් 10 සිට ගිගාහර්ට්ස් කිහිපයක් දක්වා පරාස ගතවන ස්පන්ද සීග්‍රතා (Clock rate) ඇත. අතිරේකව IC මත ඉතා කුඩා ට්‍රාන්සිස්ටර නිර්මාණය කිරීමේ හැකියාව වැඩිදියුණු වී ඇති හෙයින් තනි CPU එකක් මත ට්‍රාන්සිස්ටර ගණන හා සංකීර්ණතාව ක්‍රමානුකූලව වැඩි‍වී ඇත. මෙම පුළුල්ව නිරීක්ෂිත ප්‍රවණතාව “මුවර්ගේ නීතිය” (Moore’s law) මඟින් විස්තර කරයි. CPU හි සංකීර්ණත්වයේ වර්ධනය පිළිබද වඩාත්ම නිවැරදි අනාවැකිකරුවා වන්නේ මූර්ගේ නීතියයි.
CPU වල සංකීර්ණතාව , ප්‍රමාණය , නිෂ්පාදනය හා සාමාන්‍ය ආකාරය පසුගිය වසර 60 තුළ විශාල ලෙස වෙනස් වී ඇතත් මූලික සැකැස්ම හා ක්‍රියාකාරීත්වය වෙනස්ව ඇත්තේ ඉතා සුළු වශයෙනි. වර්තමානයේ ඇති CPU බොහොමයකට පාහේ ඉතා නිරවද්‍ය ලෙස‍ “වොන් නියුමාන්” (Von Neumann) ගබඩාගත - ක්‍රමලේඛ යන්ත්‍රන ලෙස විස්තර කළ හැකිය. පෙර සඳහන් කරන ලද මූර්ගේ නීතිය දිගින් දිගටම සත්‍ය ලෙස රදා පවතින නිසා සංගෘහිත පරිපථ ට්‍රාන්සසිස්ටර තාක්ෂණයේ සීමා ගැන විවිධ සංකල්ප මතුවෙමින් පවතී. ඉලෙක්ට්‍රොනික ‍ද්වාර (electronic gates) අධික ලෙස කුඩා කිරීම ඉලෙක්ට්‍රෝන සංරචණ (electromigration) හා උප සීමක කාන්දුව (subthreshold leakage) වැනි සංසිද්ධිවල බලපෑම වඩාත් කැපී පෙනීමට හේතු වී ඇත. මෙම නව සංකල්ප පර්යේෂකයන්ට ක්වොන්ටම් පරිගණක වැනි පරිගණක ක්‍රම පිළිබද පර්යේෂන පැවැත්වීමට හේතුවන හේතු සාධක අතර ඇති අතර අනුවර්තී වාදයේ (parallelism) භාවිතා වන සම්භාව්‍ය වොන් නියුමාන් ආකෘතිය ප්‍රයෝජනවත් බව වැඩි කිරීමට හේතු වී ඇත.

මධ්‍යම සැකසුම් ඒකකයෙහි උපදෙස් මට්ටමේ සමාන්තරතාවය[සංස්කරණය කරන්න]

සමාන්තරතාව උත්සන් කළ හැකි සරලම ක්‍රමයක් වන්නේ මුල් උපදෙස් ක්‍රියා කරවීම හා නිමවීමට පෙර උපදෙස් ආහරනය කිරීමේ හා විකේතනය කිරීමේ මුල් පියවර ගැනීමයි. මෙය උපදෙස් නල මාර්ගකරණය නැමති ශිල්පීය ක්‍රමයේ සරලම ආකාරය වෙයි. මේ සඳහා සියළුම නවීන පොදු කාර්ය මධ්‍යම සැකසුම් ඒකකයක්ම (CPU) පාහේ යොදා ගැනේ. නල මාර්ගකරණය මඟින් ක්‍රියා කරවීම වි‍විධ අවධි වලට වෙන් කරන බැවින් එක් අවධියකදී, එක් උපදෙසකට වඩා ක්‍රියා කරවීමට අවස්ථාව ලැබේ. උපදෙස් ක්‍රියා කරවා නළ මාර්ගයෙන් ඉවත් කෙරෙන තෙක් එක් එක් අවධියේදී වඩ වඩා පුර්ණ කිරීම සිදු කරන බැවින් මෙම වෙන් කිරීම එක්ලස් පෙළකට සමාන කල හැකි වේ.
කෙසේ වෙතත් නළ මාර්ගකරණයෙන් සිදුවන මුල් මෙහෙයුමක ප්‍රතිඵලය ඊළඟ මෙහෙයුම නිම කිරීමට අවශ්‍ය වන අවස්ථා ඇති වීමට පුළුවන. මෙම තත්ත්වය දත්ත ආයත්තතා ගැටුම ලෙස හැඳින්වේ. මෙවැනි තත්ත්ව මැඩ පැවැත්වීමට හැකි ආකාරයක් උදා වුවහොත් උපදෙස් නළ මාර්ගයේ කොටසක් පමා කිරීම සඳහා අතිරේක පරිපථාවලියක් අවශ්‍ය වෙයි. ඒ නිසා නළ මාර්ගස්ථ සකසනය (subscalar) ඊට වඩා සංකිර්ණ වේ. (නමුත් සුවිශේෂ ලෙස සංකිර්ණ නොවේ). නළ මාර්ගයක සකසනයක අදීශ තත්වයට ඉතාමත් ලන්විය හැකි අතර නිෂේධනය විය හැක්කේ නළ මාර්ග හදිසියේ නතර වීමෙන් පමණි. (උපදෙස් එක් අවදියකදී එක් ස්පන්දන චක්‍රයකට වඩා ගැනීමෙනි)
සරල සුපිරි නලමං. By fetching and dispatching two instructions at a time, a maximum of two instructions per cycle can be completed.
උපදෙස් නල මාර්ගය පිළිබඳ අදහස තවදුරටත් වැඩිදියුණු කිරීමෙන් මධ්‍යම සැකසුම් ඒකක (CPU) අංගයන්හි අභාවිත කාලය තවදුරටත් අවම කරන ක්‍රම දියුණු වීමට මඟ පෑදිනි. සුපිරි අදීශ ලෙස හඳුන්වන සැලසුම් වල දිගු උපදෙස් නල මාර්ග හා බහු සර්වසම ක්‍රියාකරවන ඒකක අඩංගු වේ. සුපිරි අදීශ නල මාර්ග බහු උපදෙස් ප්‍රමාණයක් කියවා ඒවා සන්දේශය (dispatcher) වෙත යවන අතර, උපදෙස් සමාන්තරව එක විටම ක්‍රියා කරවිය හැකිද, නැද්ද යන්න තීරණය කරන්නේ ඒවා ‍මඟිනි. එසේ නම් ඒවා ක්‍රියාකරවන තිබෙන ඒකක වෙත යැවෙන අතර, මෙමඟින් උපදෙස් කිහිපයකට එකවර ක්‍රියා කරවීමේ හැකියාව ලැබේ. සමස්ථයක් ලෙස ගත් විට සුපිරි අදිශ මධ්‍යම සැකසුම් ඒකක (CPU) මඟින් ක්‍රියා කරවන ඒකක වෙත එකවිට යැවිය හැකි උපදෙස් ප්‍රමාණය වැඩිවත්ම, වැඩි උපදෙස් ප්‍රමාණයක් එක් චක්‍රයකදී සම්පුර්ණ කර ගත හැකිවේ. සුපිරි අදීශ මධ්‍යම සැකසුම් ඒකක (CPU) නිර්මිතය සැලසුම් කිරීම ගත්විට අපහසුම කාර්යය වන්නේ සන්දේශකය (dispatcher) නිර්මාණය කිරීමයි. සන්දේශකයට (dispatcher) කුමන උපදෙස් සමාන්තරව ක්‍රියා කරවිය හැකි දැයි ඉක්මනින් හා නිවැරදිව නිර්ණය කළ හැකි විය යුතු අතරම, උපරිම ක්‍රියාකරවන ඒකක ගණනක් කාර්ය බහුලව තැබෙන ආකාරයට එම උපදෙස් යැවිය යුතුය. මේ සඳහා උපදෙස් නල මාර්ගය ඉක්මනින් පිරිවය යුතු අතර, මධ්‍යම සැකසුම් ඒකක (CPU) හැඹිලියේ සැලකිය යුතු කොටස් ප්‍රමාණයක් සුපිරි අදීශ නිර්මිතය යොදා ගැනීමේ අවශ්‍යතාව වැඩි කරයි. එසේම ඉහල මට්ටමක කාර්ය සාධකයක් ‍පවත්වා ගැනීම උදෙසා ශාඛා අනාවැකිය (branch prediction), විචාරාත්මක සම්පාදනය (speculative execution) සහ ක්‍රියා විරහිත සම්පාදනය(out-of-order-execution) වැනි උපද්‍රව මඟහැරිම් ශිල්පීය ක්‍රම යොදා ගැනීම තීරණාත්මක වේ. කොන්දේසි සහගත උපදෙස් මඟින් කුමන ශාඛාවක් ‍(හෝ පථයක්) ගනීදැයි අනුමාන කිරීමට උත්සාහ කිරීමෙන් මධ්‍යම සැකසුම් ඒකක හට කොන්දේසි සහගත උපදෙසක් නියම කරන තුරු මහත් ‍නල මාර්ගයම නවතා බලා සිටි මුළු වාර ගණන අඩු කරගත හැකි වේ. කල්පිත ක්‍රියාකරවීම මඟින් කොන්දේසි සහගත මෙහෙයුම් අවසානයේ අවශ්‍ය වන හෝ නොවන කේත කොටස් ක්‍රියා කරවීමෙන් බොහෝ විට ප්‍රමාණවත් කාර්ය සාධන වර්ධනයක් ලබා දේ. අපිළිවෙලට ක්‍රියා කරවීම මඟින් යම් ප්‍රමාණයකට උපදෙස් ක්‍රියා කිරීමේ පිළිවෙල නැවත සැකසීමක් සිදුවන අතර, දත්ත ආයත්තතාවයන් මඟින් ඇතිවන ප්‍රමාද අඩු කර ගත හැකිවේ.
මධ්‍යම සැකසුම් ඒකක (CPU)හි කොටසක් සුපිරි අදීශ හා කොටසක් එසේ නොවන අවස්ථාවකදී එම සුපිරි අදීශ නොවන කොටසට උපලේඛනය කිරීම නතර වීම නිසා කාර්ය සාධනය අතින් පාඩු විදීමට සිදුවේ. මුල් Intel Pentium(P5) හට එකකින් එක කාල චක්‍රයකදී එක් උපදෙසක් ප්‍රතිග්‍රහණය කරන සුපිරි අදීශ අංක ගණිතය තර්ක ඒකක දෙකක් තිබු නමුත්, එහි FPU හට එක් කාල චක්‍රයකදී එක් උපදෙසක් ප්‍රතිග්‍රහණය කළ ‍නොහැකි විය. එමනිසා Intel Pentium(P5) නිඛිල අතින් සුපිරි අදීශ වු අතර, ඉපිලෙන ලක්ෂ්‍ය අතින් සුපිරි අදීශ නොවීය. Intel හි Pentium නිර්මිතියට අනුප්‍රාප්තිකයාවු P6 හි ඉපිලෙන ලක්ෂීය විශේෂාංග වලට සුපිරි අදීශ හැකියාව එක් කර තිබු අතර, එම නිසා ඉපිලෙන ලක්ෂීය උපදෙස් ක්‍රියා කරවීමෙහි සුවිශේෂී වර්ධනයක් සලසවා ගත හැකිවිය.
සරල නල මාර්ගකරණය හා සුපිරි අදීශ සැලසුම් යන දෙකම මඟින් මධ්‍යම සැකසුම් ඒකක (CPU) හි උපදෙස් මට්ටමේ සමාන්තරතාවය (ILP) වර්ධනය කරයි. එමෙන්ම තනි සකසනයකට, චක්‍රයකට එක් උපදෙසක් ඉක්මවන සීඝ්‍රතාවයකින් උපදෙස් ක්‍රියා කරවීමට අවස්ථාව ලැබේ. බොහෝ නවීන මධ්‍යම සැකසුම් ඒකක සැලසුම් යම්දුරකට සුපිරි අදීශ වන අතර, පසුගිය දශකයෙහි සැලසුම් කල පොදු කාර්ය මධ්‍යම සැකසුම් ඒකක සියල්ලම පාහේ සුපිරි අදීශ වේ. පසුගිය වසර වලදී ඉහළ ILP පරිගණක සැලසුම් කිරීමට තිබු ප්‍රමුඛතාවය මධ්‍යම සැකසුම් ඒකක දෘඩාංග වලින් ඉවත් කොට එහි මෘදුකාංග අතුරු මුහුණතකට හෝ ISA වෙත ලබාදී ඇත. ඉතා දිගු උපදෙස් පද (VLIW) මුලෝපාය මඟින් සමහර ILP හට ඍජුව මෘදුකාංග මඟින් ගම්‍යමාන වීමට ඉඩ සැලසේ. එමඟින් මධ්‍යම සැකසුම් ඒකක මඟින් ILP හුවා දැක්වීමට කල යුතු වැඩ ප්‍රමාණය අඩු කරන අතර මේ හේතුවෙන් සැලසුමෙහි ඇති සංකීර්ණතාව අඩු වේ.
ඔන්න අදට මම යනවා Byeලබන සතියේ මම තව තොරතුරු ටිකක් කියන්නම්කො 

No comments:

Post a Comment