Bobcat, das Bulldözerchen

Opteron

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Da ist auch ein Fehler im Bobcat-Pipelinediagramm. Das ist ja gewissermaßen ein Ablaufplan, der immer strikt von links nach rechts abläuft und eben Verzweigungen entsprechend der Pfeile enthalten kann. Das Problem ist jetzt, daß der Pfeil nach RegRead zu AGU offensichtlich in die falsche Richtung zeigt (weg von AGU, aber dann würde man da ja nie hinkommen ;)). Denn das läuft doch so ab:
Ein AGU-Befehl wir gescheduled, die Adresse(n)/Offset/Scale wird aus den Registern gelesen (RegRead), der AGU-µOp macht eine Adresse draus (AGU), woraufhin auf den DatenCache zugegriffen wird (DC1+2). Tritt dabei ein L1-Miss auf, geht es nach DC2 mit dem L2-Zugriff weiter, der dann irgendwann auch das Ergebnis liefert. In jedem Fall kehrt man irgendwann auf die "Hauptlinie" des Diagramms zurück und schreibt die Daten in ein Register (Writeback).
Ok, sagen wir mal der Pfeil ist falsch rum. Dann bemäkel ich mal Deine Idee des RegRead. Da steht sicher nichts Relavantes für die AGU drin. Aber den REgread braucht man trotzdem, da wenigstens 1 Parameter einer Instruktion ja ein Register sein sollte ;)


Wie gesagt ist das ein Ablaufdiagramm, kein Datenflußdiagramm. Result-Forwarding (für ALUs wichtiger) gibt es natürlich trotzdem, so daß eine abhängige ALU-Instruktion, die auf eine AGU-Instruktion gewartet hat, direkt loslegen kann, wenn die AGU-Instruktion bei Writeback ankommt. Sowas hat der Scheduler im Griff. Deswegen steht ja auch "Load-Use-Latency L1 Hit: 3-cyles" dran, sonst wären es 5 (3 für die AGU-Instruktion und Zugriff + Writeback der AGU + ReadReg der ALU).
Naja ein Pfeil von DC1 zur ALU wäre schon recht nett, fände ich, aber gut. Wenns nur ein Ablaufdiagramm für entweder ALU oder AGU Ops ist ... ok.

Was uns zeigt, das µcoded Instruktionen 2 Zyklen Penalty haben. Die Fast-Decoder erzeugen einen Offset in den µCode-ROM, der Zugriff dauert 2 Takte, dann geht es weiter wie normal.
Ja. Keine Einsprüche ^^

Zitat von Opteron
Für die AGU hieße das, dass die AGU ne Adresse vor die ALU liefert und dann die Berechnung losgeht.
Siehe oben. Eine ALU kann mit einer Adresse gar nichts anfangen, die rechnet immer nur mit Werten in Registern. Die AGU liefert die Daten im Registerfile ab, danach kann die ALU mit den Daten rechnen.
a) Ja, eine ALU braucht keine Adresse ^^
b) Einspruch: Eine CISC ALU kann auch direkt mit Werten aus dem Speicher rechnen. Nur RISC Maschinen ALUs haben die Einschränkung nur mit Registerdaten arbeiten zu können.
c) Die AGU liefert nichts ins Registerfile ab ;-) Die AGU generiert nur ne Adresse, die dann direkt der L/S Unit übergeben wird.

Zitat von Opteron
Problem bei Deiner Idee, dass das eingeschoben wird und die ALU Stufe damit ersetzt wird: Wo ist die ALU ? Wird dann nichts berechnet ?
Nö, eine AGU-Instruktion ist eine AGU-Instruktion. Eine abhängige (oder auch unabhängige) ALU-Instruktion läuft getrennt durch die Pipeline.
Ja - und nein .. zumindest bei K8/10 gabs ja die MacroOps. Da läuft je eine ALU und AGU in Form einer MacroOp zusammen durch die Pipeline. Erst der Scheduler splittet das dann auf. Deswegen verwirrt mich das etwas, ich geh da von einer vollen MacroOp aus, und will da deren Weg nachvollziehen können. So hat man ja "nur" ein Pipeline Diagramm entweder für ALU oder AGU Opteration - langweilig ^^

Nö, das sind praktisch zwei parallele Pipes. Die waren bloß zu faul eine Verzweigung (oder eben 2 Pipelinediagramme) wie bei Bobcat zu zeichnen (wo sie ja auch glatt den Pfeil falsch rum erwischt haben). Wie oben schon gesagt, beträgt die Branch Mispredict Penalty eines K10 nur 10 Takte, die beiden DC-Stufen treffen also wie bei Bobcat nur für AGU-Instruktionen zu.
Ok würde dann auch Sinn machen und ich frag mich dann langsam, ob man das ganze nicht einfacher machen könnte ^^

Wieso muss das alles in 1 Diagramm gepfercht werden ... wie wärs mit übersichtlichen Einzeldiagrammen ^^

Der wird vielleicht immer gleich eine ganze Cacheline (64Byte) über 2 Takte fetchen (oder die 256 Bit kommen dadurch zustande, daß über 2 Takte je 128Bit geholt werden) und erst damit weitermachen, wenn der entsprechende Puffer hinreichend leer ist. Wenn ich mich richtig erinnere hatte K8 einen 128Bit fetch in einen 24 Byte Puffer. Die nächsten 16 Byte konnten erst gefetcht werden, wenn im Puffer 8 Byte oder weniger übrig waren. Und dann kann es schon zu einem temporären Engpaß kommen. Aber wie gesagt, nagle mich nicht darauf fest.
Hm, ok ne ganze Cacheline in 2 Takten .. klingt logisch, ist mal mein Favorit ;-)

Danke & ciao werd mal noch ne Nacht drüber schlafen und morgen versuchen das Pipelinefiasko zu beheben. Wahrscheinlich werd ich meine eigenen Diagramme Zeichnen müssen (falls jemand Softwaretipps für sowas hat (Visio ?), bitte gerne).

Alex
 

Dresdenboy

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Ich bin wieder da und habe mich so langsam wieder eingefunden ;) Es gab ja auch soviel Neues letzte Woche.

Powerpoint ist für Pipelinezeichnen wahrscheinlich ausreichend solange sie nicht so überfrachtet wird. Der Pfeil bei der AGU-Stufe ist ja tatsächlich falsch und soll wohl andersherum stehen. Das ginge per Photoshop. Ist ja derzeit in Mode ;)

Waren die zusätzlichen Fetch-Stufen nicht im Zusammenhang mit Prefetch genannt? Bei einer falschen Vorhersage kämen weitere Fetch-Zyklen hinzu. Außerdem wurden irgendwo auch das maximale Decoding von 22 Bytes pro Takt genannt.

Sonst hier auch noch meine kleinen Anmerkungen:
- Pentium 1 ist In-Order superskalar, PPro hatte erst OoOE.
- Virtualisierung u. 64bit eröffnen dem Bobcat auch weitere Einsatzgebiete als einem Atom.
- die kleine FPU ist natürlich praktisch und hier wurde im Paper zwar nur der Multiplier beschrieben, welcher aber oft auch die meiste Fläche beansprucht:
K8L_floorplan_720.jpg


Edit: Ich habe die Pipeline mal fix in MSPaint editiert (mehr habe ich hier nicht):
http://info.nuje.de/bobcat_pipeline_new.jpg
oder
http://info.nuje.de/bobcat_pipeline_new.png

Achso, der Zoo-Bobcat ist hier ;) :
http://info.nuje.de/Bobcat_pic.jpg
 
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Gipsel

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Ok, sagen wir mal der Pfeil ist falsch rum. Dann bemäkel ich mal Deine Idee des RegRead. Da steht sicher nichts Relavantes für die AGU drin. Aber den REgread braucht man trotzdem, da wenigstens 1 Parameter einer Instruktion ja ein Register sein sollte ;)
??
Na sicher benötigt eine AGU Register! Stelle Dir mal vor, Du willst auf die Speicherstelle [rax+rbx*8+8] zugreifen, dann muß die AGU wohl die Werte der Register rax und rbx lesen. Wenn Du was schreiben willst, muß auch der Wert, der geschrieben werden soll, aus dem Regfile gelesen werden.
b) Einspruch: Eine CISC ALU kann auch direkt mit Werten aus dem Speicher rechnen. Nur RISC Maschinen ALUs haben die Einschränkung nur mit Registerdaten arbeiten zu können.
Nur werden eben seit K5 bzw. Pentium Pro keine CISC-ALUs mehr verbaut. Deswegen benötigt man ja den ganzen x86->µOps-Decoding-Kladderadatsch, damit man dahinter einen schönen RISC-Kern packen kann ;)
c) Die AGU liefert nichts ins Registerfile ab ;-) Die AGU generiert nur ne Adresse, die dann direkt der L/S Unit übergeben wird.
Die dann den Zugriff macht (das sind die DC-Stufen, DC steht für Data Cache) und den gelesenen Wert wird dann in der Writeback-Stufe ins Registerfile geschrieben (wenn was in den Speicher geschrieben wird, natürlich nicht). Wie sonst sollen 3 Zyklen load-to-use Latency hinkommen? Im Falle eines Cache-Misses, verzweigt die Pipeline ja nicht umsonst zum L2-Zugriff.
Ja - und nein .. zumindest bei K8/10 gabs ja die MacroOps. Da läuft je eine ALU und AGU in Form einer MacroOp zusammen durch die Pipeline. Erst der Scheduler splittet das dann auf. Deswegen verwirrt mich das etwas, ich geh da von einer vollen MacroOp aus, und will da deren Weg nachvollziehen können. So hat man ja "nur" ein Pipeline Diagramm entweder für ALU oder AGU Opteration - langweilig ^^
Aber so ist es nunmal. Auch im K8/K10 haben die ALU-µOp- und AGU-µOp-Bestandteile nach ihrer Trennung unterschiedliche Wege genommen.
Ok würde dann auch Sinn machen und ich frag mich dann langsam, ob man das ganze nicht einfacher machen könnte ^^

Wieso muss das alles in 1 Diagramm gepfercht werden ... wie wärs mit übersichtlichen Einzeldiagrammen ^^
Dann hast Du insgesamt 3 oder noch mehr Diagramme mit lauter unterschiedlichen Latenzen. Wir auch irgendwie unübersichtlich.
 

Opteron

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@Dresdenboy:
Ok, Danke, dass Du es Dir angeschaut hast. Also dann ganz sicher der Pfeil falsch herum.

Da nehm ich dann mal als Ersatz gleich Dein photoshop äh - paint Bild, haha :)

Dann mal zum Text, bzw. die Eckdaten:
a) In was gibt man jetzt die Branch misprediction an ? Das ist doch immer der best case, oder ?
Also im Vergleich zw. K8 & Bobcat dann der Fall ohne AGU, das wären dann die
10 <> 13 Takte, richtig ?

Also haben wir 3 Stufen mehr, das sind
a) RegRead
b) Decode 3 (bzw. Decode 2, je nach Zählweise)
c) WriteBack

Die BobC Zusatzstufe Decode 2 (oder 1) überlappt sich mit der Pick Unit des K8, und "zählt" somit nicht.

Stimmen die Fakten jetzt ? Dann bitte kurzes "Go" von Dir und/oder Gipsel, dann mach ich mich mals ans Umschreiben.

@Gipsel:
Hab in Agners OptimierungsPDF noch das hier gefunden:
Misprediction penalty
AMD manuals say that the branch misprediction penalty is 10 clock cycles if the code
segment base is zero and 12 clocks if the code segment base is nonzero. In my
measurements, I have found a minimum branch misprediction penalty of 12 and 13 clock
cycles, respectively. The code segment base is zero in most 32-bit operating systems and
all 64-bit systems. It is almost always nonzero in 16-bit systems (see page 129).
The exact length of the pipelines is not known but it can be inferred that it has approximately
twelve stages, based on the fact that the branch misprediction penalty is measured to 12
clock cycles.
Also nehmen wir mal die idealen 10 Takte, oder ? Das sollte dann ja passen, Die 13 Takte bei Bobcat sind sicherlich auch best case.



- Pentium 1 ist In-Order superskalar, PPro hatte erst OoOE.
Das mit dem P1 ist klar, ich wollte da eigentlich "nach dem P1" schreiben (und dachte, dass ich das auch gemacht hätte), aber irgendwie ist wohl einer unüberlegten Umformulierung zum Opfern gefallen ^^ Danke fürs Aufpassen.

Edit:
@Gipsel:
Hat sich überlappt, Antwort folgt, aber das passt schon so denke ich mal, gibts nicht viel dagegen zu sagen ;-)

ciao

Alex
 
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Dresdenboy

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Bzgl. Agners Kommentar: Da habe ich auch keine Erklärung parat, warum die 10 Zyklen da nicht erreicht werden. Die von dir aufgezählten Stufen wären zumindest der sichtbare Unterschied.

Anandtech hat den Pfeil gleich weggelassen:
bobcatpipe.jpg


Spannender ist natürlich, wie oft die Penalty zuschlägt. Beim Bobcat eher seltener als bei den Hounds (Canines, der Ersatz für K9?).

Die Fetch-Stufen, welche später an den Anfang springen, sind nach meinem Verständnis die Fälle, wo genauere Sprungvorhersagen den Pfad doch noch anders vorhersagen. Das Prinzip finde ich elegant und habe es unter "Late Cancelling" im Kopf gespeichert. So etwas setze ich bei Bedarf auch in zeitkritischen Software-Geschichten ein, wenn jede ms zählt, aber zu früherer Zeit noch keine so hohe Sicherheit über das Ergebnis besteht. Da die der Vorhersage folgenden Aktionen (beim Bobcat das Decoding) abbrechbar sind, hat man auf jeden Fall den Zeitgewinn und bei falscher Vorhersage einen kleinen Verlust (Zeit, Energie) anstatt mit der falschen Vorhersage bis zu den EX-Stufen durchzulaufen.
 

Dr@

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Hallo,

Der Artikel ist zwar in der jetzigen Form rund, allerdings gibt es ja einige Neuigkeiten.

Hat da jemand Lust die Hier noch mit einzuarbeiten?

Ich hätte das gesamte neue Bildmaterial und könnte es hier entsprechend hochladen.


Ich wollte jetzt allerdings nicht einfach am Text groß umbauen, bevor wir das weitere Vorgehen mal besprochen haben. Zudem ist meine Zeit begrenzt. Es wäre aber schön, wenn man hier zentral auch die aktuellsten Infos zum Ontario finden könnte.
 

Opteron

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Hallo,

Der Artikel ist zwar in der jetzigen Form rund, allerdings gibt es ja einige Neuigkeiten.
Naja, rund ist was anderes, da sind noch einige Fehler drin ^^

Ich wollte jetzt allerdings nicht einfach am Text groß umbauen, bevor wir das weitere Vorgehen mal besprochen haben. Zudem ist meine Zeit begrenzt. Es wäre aber schön, wenn man hier zentral auch die aktuellsten Infos zum Ontario finden könnte.
Naja, das Neue ist doch praktisch alles harte Daten, keine Spekulation mehr.
Da würde sich anbieten nen Unterpunkt "gesichterte Daten" sowie "Modellpolitik" einzupflegen.
Der Artikel, so wie er jetzt ist, befasst sich ja mit den technischen Innereien, das was jetzt noch dazukommt ist (abgesehen von den Korrekturen) nur noch Marketing und Praxistests / Benchmarks.

Würde vorschlagen die Punkte das einfach zu ergänzen, was meinst Du ?

Eventuell würde sich auch schon ein neuer Sammelthread rentieren. Der aktuelle ist ja explizit nur für Bobcat, das sind nur die x86 Kerne. Wenn Du jetzt Ontario/Zacate Material ergänzen willst, wär das eigentlich hier fehl am Platz.

ciao

Alex
 

Bobo_Oberon

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Ich denke der Artikel ist abgeschlossen.

Was kommt, das sind dann konkrete Daten und Produkte - was einen vollständigen neuen eigenen Artikel wert ist. Man muss auch mal einen Punkt setzen können.

Gruß Bobo(2010)
 

Opteron

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Noch ne kleine Zusatzinfo, aus nem IEEE Bobcat Paper:
Bobcat includes a small yet efficient OoO
load/store unit (LSU). Capable of tracking
up to 26 in-flight loads and 22 stores, this
processor is AMD’s first fully OoO LSU. It
supports both loads bypassing older loads
and loads bypassing older nonconflicting
stores
. The Bobcat LSU can perform an
8-byte load and an 8-byte store on every
cycle, and it supports a three-cycle load-to-
use pipeline. The data cache supports up to
eight outstanding cache misses, as well as
hits beneath misses. Critical-word forward-
ing is used on cache misses to reduce effective
cache miss latency.
Hübsch, also "memory disambiguation" bei Bobcat. Sicherlich mit ein Grund, wieso der kleine Kern relativ gut mithalten kann.
 

Markus Everson

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Ich hab keinen besseren Platz gefunden um die Frage zu stellen - also bitte nicht gleich schlagen.

Ist HSA nur wieder eine weitere Eintagsfliege im Bullshit-Bingo oder verbirgt sich dahinter ein Blick auf AMDs künftige Ausrichtung?
(-> subBobcat)
 

Dr@

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WindHund

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@Bobo
Wenn dem so ist, warum schreiben sie dann: AMD Fusion12 Developer Summit in June 2012
Ich glaube eher, das liegt an der Standardisierung von HSA.
 

Bobo_Oberon

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@Bobo
Wenn dem so ist, warum schreiben sie dann: AMD Fusion12 Developer Summit in June 2012
Ich glaube eher, das liegt an der Standardisierung von HSA.
Du kennst doch die überlasteten Praktikanten von AMDs PR-Abteilung ... und da dort personell gestrichen wurde - glaube ich erst an den Namen, wenns zu diesem Datum auch so läuft
 
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