Was ist der generelle Unterschied zwischen Superscalar und OoO-Ausführung?

Question

Ich habe etwas Material über Superscalr und OoO gelesen und ich bin verwirrt.
Ich denke, ihre Architektur Graphen sehen sehr ähnlich aus.

Answer 1

Superskalare Mikroprozessoren können zwei oder mehr Anweisungen gleichzeitig ausführen. Z.B. typischerweise haben sie mindestens 2 ALUs (obwohl ein superskalarer Prozessor möglicherweise 1 ALU und eine andere Ausführungseinheit wie eine Schalt- oder Sprungeinheit hat).

(Genauer gesagt, superskalare Prozessoren können mit der Ausführung von zwei oder mehr Anweisungen in derselben beginnen Die Pipelined-Prozessoren können mehr als einen Befehl gleichzeitig ausführen, aber ein nicht-superskalarer Pipeline-Prozessor startet nur einen einzigen Befehl in einem bestimmten Zyklus, Pipelined-Ausführungseinheiten benötigen mehrere Zyklen, um Ende-zu-Ende auszuführen sind in der Regel in der Lage, zwei nicht-pipelinierte Befehle mit einer einzelnen Zykluslatenz pro Zyklus auszuführen, während nicht-superskalare Pipeline-Prozessoren nicht gleichzeitig zwei Einzelzyklusbefehle in den ALUs ausführen können.)

Out-of-order-Prozessoren können Anweisungen aus der ursprünglichen Reihenfolge ausführen. Zum Beispiel in dem folgenden, in der MULTIPLY 5 Zyklen dauert, den Befehl 3 ausführen kann, bevor der Befehl 2 - weil der Befehl 2 wird für den Zyklus 5 Ergebnis der MULTIPLY des Befehls 1 warten:

1: MULTIPLY reg1 := reg2 * reg3 
2: ADD reg4 := reg1 + 5 
3: ADD reg6 := reg2 + 1 

meist Unrund Auftragsprozessoren sind auch superskalar. Sie können sich jedoch vorstellen, einen Out-of-Order-Prozessor zu erstellen, der nicht superskalar ist und nur eine Operation pro Pipelined-ALU pro Zyklus initiieren kann. (I haben vorgeschlagen, solche Operationen, wenn sie von Intel, als Low-Power-Chips. Heck, können Sie Out-of-Order-Prozessoren, die nur zur Hälfte Skalar sind, z. B. dass nur eine 16 Bit breite ALU, 2 zu nehmen Zyklen für eine 32-Bit-Add, usw. Aber das ist Stretching.)

Viele superscalar Prozessoren sind jedoch nicht out-of-order. Im obigen Beispiel würde ein Superskalar in der richtigen Reihenfolge zuerst die Anweisung [1] ausführen. Es würde NICHT starten Anweisung 3, aber würde warten, bis Anweisung 2 starten könnte - zu diesem Zeitpunkt würde es Anweisung 2 und 3 zusammen starten.

Hoffe, das hilft.

Manchmal müssen Sie über unwahrscheinliche Grenzfälle nachdenken, z. B. 1-weite oder halb-breite OOO-Maschinen, um die Konzepte zu verstehen.