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I principi dell'architettura dei calcolatori

Gli otto grandi principi

• Progetta per la Legge di Moore
• Astrai per semplificare il design
• Velocizza i casi più comuni
• Sfrutta il parallelismo
  • Instruction level parallelism
    • In una sola CPU vengono realizzati più calcoli in parallelo
• Sfrutta le pipeline
  • Pipelining
    • Separare le azioni del processore in fasi
    • Il fetch è separato dal decoding, mentre decodifico un'istruzione posso già fetchare quell'altra
• Prevedi le istruzioni successive
• Gerarchizza le memorie per velocità di accesso
  • La CPU cerca sempre di accedere alle memorie più veloci
• Rendi affidabile con la ridondanza

Parallelismo

Chiedo a 100 persone di fare una moltiplicazione ciascuna invece che fare 100 moltiplicazioni io da solo

Pipelining

Gerarchia delle memorie

Hit or miss? I hope they never miss.

La CPU prova sempre ad accedere alle memorie più in alto di questa lista, effettuando un hit se trova i dati che le servono in una data memoria ed effettuando un miss se invece non trova i dati necessari e deve accedere a uno strato inferiore.

• Cache (piccolissima e velocissima)
• Random Access Memory (piccola e veloce)
• Solid State Drive (medio e di media velocità)
• Hard Disk Drive (grosso, ma lento)
• Tape storage (enorme, ma lentissimo)

I miss rallentano l'esecuzione dei programmi, in quanto causano ritardi nel ritrovamento dei dati, passando da meno di 1 µs per le cache a più di 1 ms per gli hard disk.

Inoltre, esistono due tipi di cache, anch'essi gerarchizzati:

• SRAM
• DRAM