بیت برش

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
برش قطعه‌ای

برش قطعه‌ای (به انگلیسی: Bit Slicing) یک تکنیک برای ساخت پردازنده‌ها با استفاده از مؤلفه‌های کوچک‌تر است. هر کدام از این مؤلفه‌ها یک بیت‌ زمینه یا یک برش از عملوند است. گروهی از مؤلفه‌های پردازشی، می‌توانند تمام طول واژه‌ای را که برای برنامه خاصی طراحی شده‌ است را پردازش کنند.

جزئیات عملیاتی[ویرایش]

بیت برش معمولاً شامل قسمتی به نام واحد منطق محاسباتی (ALU) است و دارای ۱،۲،۴ یا ۸ خط کنترلی است. این شامل سیگنال‌های داخلی کری یا سربار پردازنده‌های بدون بیت برش است.

برای مثال دو تا تراشه چهاربیتی واحد کنترل می‌توانند در کنار هم یک واحد کنترل ۸ بیتی را ایجاد کنند. به همین صورت چهار تا تراشه چهار بیتی واحد منطق می‌تواند یک واحد ۱۶ بیتی بسازد؛ و هشت تا تراشه چهار بیتی می‌تواند یک واحد ۳۲ بیتی را بسازد. طراح می‌تواند با استفاده از این برش‌ها واحدهای منطقی بزرگتری ایجاد کند.

یک توالی‌گر میکرو یا کنترل رام برای اجرای منطق به منظور فراهم کردن داده و کنترل سیگنال‌ها استفاده می‌شود تا عملکرد مؤلفه‌های واحد منطق و حساب را تنظیم کند.

به عنوان مثال یک مؤلفه توالی‌گر برش بیت در خانواده اینتل ۳۰۰۰ بار قابل دیدن است. [نیازمند منبع]

ضرورت تاریخی[ویرایش]

بیت برش اگرچه در گذشته به این نام شناخته نمی‌شد. درگذشته از آی‌سی‌های با مقیاس بزرگ در کامپیوترها استفاده می‌شد. (پردازنده‌های امروزی با آی‌سی‌های با مقیاس بسیار بزرگ هستند). نخستین بیت برش با نام EDSAC 2 در دانشگاه کمبریج آزمایشگاه ریاضیات در سال ۱۹۵۶ ساخته شد.[نیازمند منبع]

از اواسط دهه ۱۹۷۰ و اواخر دهه ۱۹۸۰ مسئله وجود داشت که چه مقدار پهنای باس برای کامپیوترها برای ساخت توابع لازم است. فناوری تراشه‌های سیلیکون بسیار گران‌قیمت تر از امروزه بوده‌است. استفاده چندتایی، ساده‌تر و ارزان‌تر واحدهای حساب و منطق باعث افزایش قدرت محاسباتی و مقرون به صرفه تر شدن شد. در حالی که معماری میکروپروسسورهای ۳۲ بیتی در همین زمان مورد بحث بود.[توسط چه کسی؟][نیازمند منبع]

مینفریم یونیوک ۱۱۰۰ دارای معماری ۳۶ بیتی بود. مدل ۱۱۰۰/۶۰ که در سال ۱۹۷۹ معرفی شد، از ۹ تراشه موتورولا ۱۰۸۰۰ چهار بیتی استفاده کرد. تا پهنایی که مدارات مجتمع مدرن نیاز داشتند را اجرا کند.[۱]

در آن زمان پردازنده‌های ۱۶ بیتی متداول اما گران‌قیمت بودند. پردازنده‌های ۸ بیتی مانند z80 به صورت گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گرفتند.

با ترکیب مؤلفه‌ها برای تولید محصولات برش بیت به مهندسان و دانشجویان اجازه داد تا بتوانند کامپیوترهای قدرتمندتر و پیچیده‌تری بسازند؛ که صرف هزینه معقولانه‌تری داشت. با استفاده از مؤلفه‌های off-the-shelf توانستند که پیکربندی سفارشی را بسازند.

ترکیب قطعات برای تولید بیت تکه محصولات مجاز مهندسان و دانشجویان برای ایجاد قدرتمندتر و پیچیده رایانه در بیشتر هزینه معقول با استفاده از خارج از قفسه-قطعات بوده که می‌تواند سفارشی پیکربندی شده‌ است. پیچیدگی ساخت معماری کامپیوتر‌های جدید به صورت چشم‌گیری کاهش پیدا کرد؛ زیرا جزئیات واحدهای حساب و منطق از قبل مشخص شده بود.

مزیت اصلی برش بیت این بود که از لحاظ اقتصادی باعث شد که بتوان پردازنده‌های کوچک‌تری با استفاده از ترانزیستورهای دوقطبی ساخت؛ همچنین تغییرات بسیار سریع‌تری از ترانزیستورهای CMOS یا NMOS بود؛ و همچنین اجازه می‌داد تا جایی که سرعت نیازمند است نرخ کلاک را بالاتر برد.[نیازمند منبع]

استفاده امروزی[ویرایش]

در دوران اخیر، واژه برش بیت به وسیله متیو کوان (Matthew Kwan) ابداع شد؛ که از تکنیک‌های اهداف کلی سی پی یو(به اینگلیسی:CPU) استفاده می‌کند تا بتواند چندین ماشین مجازی ساده موازی شده را اجرا کند. این کار به وسیله دستورها منطقی کلی بر روی ماشین‌های مبتنی بر تکنولوژی SIMD انجام می‌گیرد. این تکنیک همچنین با نام SWAR شناخته می‌شود.[نیازمند منبع]

منابع[ویرایش]