計算機組成原理第十章-文庫吧
2025-04-22 16:36 本頁面
【正文】 棧寄存器實現(xiàn)寄存器堆棧，并在處理機內(nèi)部設置一個寄存器堆棧引擎 RSE來管理寄存器堆棧。當 96個堆棧寄存器不夠用時，寄存器堆棧引擎能夠自動將寄存器堆棧與內(nèi)存儲器對接，將寄存器堆棧溢出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到內(nèi)存儲器中保存，或在寄存器堆棧彈出數(shù)據(jù)時執(zhí)行反向操作。這樣，編譯器將看到一個容量沒有限制的寄存器堆棧空間。 一、執(zhí)行單元與指令類型 為提高并行處理能力，安騰處理機內(nèi)部設置了多個執(zhí)行單元。這些執(zhí)行單元被分為四類： ? I單元 :整數(shù)執(zhí)行單元，用于執(zhí)行整數(shù)算術運算、邏輯運算、移位和比特處理等指令，以及 32位數(shù)據(jù)和指針操作。 ? M單元 :存儲器執(zhí)行單元，用于執(zhí)行通用寄存器、浮點寄存器和存儲器之間的取數(shù)（ load)指令、存數(shù)(store)指令以及某些整數(shù) ALU運算指令。 ? B單元 :轉(zhuǎn)移執(zhí)行單元，用于執(zhí)行轉(zhuǎn)移分支類指令。 ? F單元 :浮點執(zhí)行單元，用于執(zhí)行浮點運算指令。 相應地，安騰指令系統(tǒng)中的所有指令被分成六種類型，每種指令使用一種或多種執(zhí)行單元。 二、安騰寄存器結構 ? 與 RISC體系結構類似，安騰體系結構大量使用寄存器操作 。見下一頁圖 ? 只有取數(shù) load和存數(shù) store指令才能夠訪問內(nèi)存，所有其他指令都在寄存器上操作。 ? 在以安騰為基礎的處理機內(nèi)，用戶可直接使用的寄存器數(shù)量甚至大大超過了主流 RISC處理機。 ? 一方面可以加快數(shù)據(jù)存取的速度，減少訪存延遲，另一方面可以更好地支持并行操作。 安騰的主要寄存器 三、安騰指令格式 ? 典型指令格式 :安騰的每條指令占 41 ? 對于寄存器操作數(shù)，需要 7位選擇 128個通用寄存器或浮點寄存器。故一條典型的 R R R型安騰指令需要 21位來標識兩個源寄存器操作數(shù)和一個目標寄存器操作數(shù)。 ? 大多數(shù)指令還需要一個 6位字段選擇 64個推斷寄存器之一，用于支持推斷執(zhí)行、軟件流水等功能。 ? 安騰體系結構采用超長指令字技術，利用集束指令合成； ? 指令組 ? 指令組將相互之間沒有讀后寫相關，寫后寫相關，可以并行執(zhí)行的一組指令集合。 ? 指令束模版 ? 模版字段正是為實現(xiàn) EPIC的設計思想服務的：一方面，編譯器可以通過 5位模版字段指明每個指令槽中的指令使用哪一個執(zhí)行單元；另一方面，編譯器可以通過模板字段明確給出指令束內(nèi)或指令束間的依賴關系。 ? 四、安騰匯編語言格式 [qp]Mnemonic[. Comp1][. Comp2] dest=src ? mnemonic為指令助記符。 ? dest為目標操作數(shù)，指明存放運算結果的寄存器。 ? src為源操作數(shù)，給出若干個寄存器操作數(shù)或立即數(shù)。 ? [qp]選擇 64個推斷寄存器之一。在指令執(zhí)行時，如果選定的一比特推斷寄存器的當前值為 1，則該指令的執(zhí)行結果最終會被硬件采用；否則，該指令的執(zhí)行結果將被硬件放棄。對于不需要推斷寄存器的指令，在機器指令中將默認指定推斷寄存器 0，該寄存器的值固定為 0。因此，所有的指令都可以看作是條件執(zhí)行的。 ? [.p1][. Comp2] 為指令完成符，用于進一步限定指令所需完成的操作。 例 1:下面給出一些匯編指令 ① add rl=r2， r3 //簡單指令 :r2+r3=r1 ② (P4)add rl=r2， r3 //推斷指令，指定推斷寄存器 4 ③ add r1=r2， r3, //立即尋址指令 ④ cmp eq P3， P5=0， r4 //帶指令完成符的指令：將r4寄存器的值與 0比較，若相等則置推斷寄存器 P3為 1，P5為 0；否則置推斷寄存器 P3為 0， P5為 1 ⑤ ld8 r1=［ r7］ //從寄存器 r7指向的存儲器空間讀取連續(xù) 8個字節(jié) ,裝入寄存器 r1 add r6=r9， r8； //與上一條指令不存在相關性，故可放在一個指令組中 sub r3=r1,r4 //第一條指令的目標操作數(shù)是本指令的源操作數(shù)，故需重新開始一個指令組 st8 ［ r6］ =r10 //將寄存器 r10的內(nèi)容存入寄存器 r6指向的存儲器單元 一、推斷執(zhí)行技術 分支對系統(tǒng)性能的影響 分支是在兩個指令序列中根據(jù)判定條件選擇其中一個序列執(zhí)行。為了判定最終選擇哪一個指令序列執(zhí)行，必須等待一些條件判斷指令的執(zhí)行結果。 ? 指令執(zhí)行一旦遇到分支轉(zhuǎn)移，在執(zhí)行判定操作之前，多個功能部件由于無法確定程序的執(zhí)行方向而空閑
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