Скачать или смотреть معماری کامپیوتر - hazard در پردازنده خط لوله Pipelined معماری ARM - تحلیل کارایی

پلی لیست دوره معماری کامپیوتر:
   • معماری کامپیوتر - معرفی دوره  

پلی لیست دوره مدار منطقی:
   • مدار منطقی - معرفی دوره  

حمایت مالی از کانال کامپیار:
https://sibmo.ir/compyaar

در این ویدیو از دوره معماری کامپیوتر کانال کامپیار سراغ پردازنده خط لوله (Pipelined) در معماری ARM می‌رویم؛ جایی که سرعت اجرای برنامه‌ها با موازی‌سازی مراحل اجرای دستورها افزایش می‌یابد، اما در مقابل چالش‌هایی مثل خطاهای داده‌ای و کنترلی (Hazards) ایجاد می‌شود.

در این جلسه به‌صورت کامل با ساختار خط لوله در ARM، نحوه وقوع Data Hazard (به‌خصوص RAW)، Control Hazard، روش‌های رفع آن‌ها مثل Forwarding، Stall و Flush آشنا می‌شوید و در نهایت کارایی پردازنده خط لوله ARM را تحلیل و آن را با طراحی‌های Single-Cycle و Multi-Cycle مقایسه می‌کنیم.

📘 سرفصل‌های ویدیو
1️⃣ مقدمه‌ای بر پردازنده خط لوله ARM

مروری بر معماری ARM و اصول طراحی RISC

مراحل کلاسیک pipeline در ARM:
IF – ID – EX – MEM – WB

نقش pipeline registerها در جداسازی مراحل

2️⃣ معرفی Hazard در ARM Pipeline

چرا pipeline منجر به بروز تداخل می‌شود؟

دسته‌بندی کلی Hazardها:
Structural – Data – Control

3️⃣ Data Hazard در ARM
🔹 نوع مهم RAW (Read After Write)

بررسی مثال روی دستورهای LDR، ADD، SUB

مشاهده تأثیر وابستگی داده بین مراحل

محل دقیق وقوع RAW (EX/MEM/WB → ID)

🔹 روش‌های رفع:

Forwarding (Bypassing)

مکانیزم میان‌بُر در ARM

مسیرهای forwarding در EX و MEM

مثال نموداری روی pipeline timing

Stall (Pipeline Bubble)

زمانی که forwarding کافی نیست

افزودن حباب در خط لوله و اثر آن روی CPI

4️⃣ Control Hazard در ARM

مشکل انشعاب‌ها (B, BL, BEQ، BNE و …)

تاخیر در مشخص شدن مقصد شاخه

🔹 روش‌های برخورد:

Stall تا تعیین شدن Branch Outcome

Flush کردن دستورهای غلط واکشی‌شده

توضیح IF-Flush در دستورهای B

5️⃣ Structural Hazard (مرور کوتاه)

مثال: حافظه مشترک برای instruction و data

6️⃣ تحلیل کارایی پردازنده خط لوله ARM

فرمول Speedup برای pipeline

محاسبه CPI ایده‌آل و CPI واقعی

اثر Stall و Forwarding روی سرعت واقعی

مقایسه عددی ARM Pipelined با:

Single-Cycle ARM

Multi-Cycle ARM

بررسی trade-offهای سخت‌افزاری

7️⃣ جمع‌بندی

نقش Forwarding Unit و Hazard Detection Unit

مزایا و چالش‌های طراحی ARM pipeline

نکات مهم کنکوری و امتحانی