Modül 16: İş Hattı (Pipeline)

🖥️ Bilgisayar Mimarisi 📖 Okuma Süresi: ~22 dk

Pipeline Nedir?

Birden fazla komutu paralel olarak işlemeyi sağlayan teknik. Her aşama farklı bir komut üzerinde çalışır.

💡 Kuaför Benzetmesi

Her operasyon için farklı uzman: Müşteri sandalye sandalye gezer, her 5 dakikada bir müşteri çıkar!

5 Aşamalı Pipeline

IF → ID → EX → MEM → WB

Her aşama arasında pipeline register'lar veri taşır.

Pipeline Hazards

Structural: Aynı kaynak çakışması
Data: Veri bağımlılığı
Control: Dallanma kararı belirsizliği

Çözümler

Stalling: Bekleme (bubble)
Forwarding: Sonucu erkenden iletme
Branch Prediction: Tahmin

Soru 1: Pipeline ne artırır?

A) Latency

B) Throughput

C) Register sayısı

D) Bellek boyutu

Soru 2: Data hazard nedir?

A) Aynı kaynağın kullanılması

B) Bir komutun önceki komutun sonucuna bağımlı olması

C) Dallanma belirsizliği

D) Bellek hatası

Soru 3: Forwarding ne işe yarar?

A) Pipeline'ı durdurur

B) Sonucu WB beklemeden önceki aşamadan iletir

C) Dallanma tahmini yapar

D) Bellek okuması yapar

Soru 4: Load-use hazard neden 1 stall gerektirir?

A) Load verisi MEM'de hazır, bir sonraki komut EX'te kullanmak istiyor

B) Register yeterli değil

C) Branch kararı gerekli

D) ALU meşgul

Soru 5: 5 aşamalı pipeline'da ideal speedup kaçtır?

A) 5x

B) 2x

C) 10x

D) 1x

Structural Hazard

Çevirmek için tıkla

Aynı donanım kaynağına aynı anda birden fazla komut erişmek istiyor. Çözüm: Kaynakları ayır (örn. ayrı instruction/data memory).

Data Hazard

Çevirmek için tıkla

Bir komut, henüz tamamlanmamış önceki komutun sonucuna bağımlı. Çözüm: Forwarding veya Stalling.

Control Hazard

Çevirmek için tıkla

Dallanma kararı verilmeden hangi komutun getirileceği bilinmiyor. Çözüm: Branch prediction, delayed branch.

Forwarding (Bypassing)

Çevirmek için tıkla

ALU sonucunu WB beklemeden doğrudan sonraki komutun EX aşamasına ilet. Stall'ı engeller.

Pipeline Register

Çevirmek için tıkla

Aşamalar arası veri taşıyan register'lar: IF/ID, ID/EX, EX/MEM, MEM/WB. Kontrol sinyallerini de taşır.

Branch Prediction

Çevirmek için tıkla

Dallanma sonucunu tahmin et. 1-bit: Son sonucu hatırla. 2-bit: 2 kez yanlış yapana kadar değiştirme.