arm流水線-文庫吧在線文庫
【正文】 明顯，當(dāng)指令控制器工作是運算器基本上在休息，而當(dāng)運算器在工作時指令控制器卻 在休息，造成了相當(dāng)大的資源浪費。以上面哪個5級流水線為例，當(dāng)?shù)诙l指令需要取操作數(shù)時，第一條指令 的運算還沒有完成，如果這時第二條指令就去取操作數(shù)，就會得到錯誤的結(jié)果。在上面的例子中，如果第一條指令是一個條件轉(zhuǎn)移指令，那么系統(tǒng)就會不清楚下面應(yīng)該執(zhí) 行那一條指令？這時就必須等第一條指令的判斷結(jié)果出來才能執(zhí)行第二條指令。所以，進一 步提高分支預(yù)測的準確率也是正在研究的一個課題。通 過增加流水線級數(shù)簡化了流水線各級的邏輯，進一步提高了處理器的性能。 ARM7系列處理器中每條指令分取指、譯碼、執(zhí)行三個階段，分別在不同的功能部件上依次獨立完成。因為每條指令4字節(jié)，故PC值等于當(dāng)前程序執(zhí)行位置+8。2．1 帶有存儲器訪問指令的流水線 采用重新設(shè)計代碼順序在很多情況下可以很好地減少流水線的阻塞，使流水線的運行流暢。 T1～T3是3個單獨的時鐘周期；T4～T11是一個循環(huán)，在時空圖中描述了第一次循環(huán)的執(zhí)行情況。 對代碼調(diào)整和流水線的時空圖如圖8所示。通過調(diào)節(jié)指令序列的方法又能夠 有效地避免流水線沖突的發(fā)生，從而提高了流水線的執(zhí)行效率。4 結(jié) 論 ②調(diào)整代碼的順序，將帶有與臨近指令不相關(guān)的寄存器插到帶有相關(guān)寄存器的指令之間，能夠充分地避免寄存器沖突導(dǎo)致的流水線阻塞。 全部拷貝過程由兩個結(jié)構(gòu)相同的循環(huán)各自獨立完成，分別實現(xiàn)兩塊數(shù)據(jù)的拷貝，并且兩個拷貝過程極為類似，分析其中一個即可。 Ox2000處的內(nèi)容：H，e，l，l，o，W，o，r，l，d另外分支指令和中斷的發(fā)生仍然會阻斷五級流水線。這就是五級流水線中的寄存器沖突。如圖4所示，在 Ox90000處的指令A(yù)DD執(zhí)行期間IRQ中斷發(fā)生，這時要等待ADD指令執(zhí)行完畢，IRQ才獲得執(zhí)行單元，處理器開始處理IRQ中斷，保存程序返回地 址并調(diào)整程序指針指向Oxl8內(nèi)存單元。因為分支指令執(zhí)行完畢后，程序應(yīng)該轉(zhuǎn)到跳轉(zhuǎn)的目標地 址處執(zhí)行，因此在流水線上需要丟棄這兩條指令，同時程序計數(shù)器就會轉(zhuǎn)移到新的位置接著進行取指、譯碼和執(zhí)行。這類指令在執(zhí)行階段，首先要進行存儲器的地址計算，占用控制信號線，而譯碼的過程同樣需要占用控 制信號線，所以下一條指令(第一個SUB)的譯碼被阻斷，并且由于LDR訪問存儲器和回寫寄存器的過程中需要繼續(xù)占用執(zhí)行單元，所以下一條(第一個 SUB)的執(zhí)行也被阻斷。從T1開始，用3個時鐘周期執(zhí)行了3條指令，指令平均 周期數(shù)(CPI)等于1個時鐘周期。 ARM9系列處理器的流水線分為取指、譯碼、執(zhí)行、訪存、回寫。 ARM7的三級流水線在執(zhí)行單元完成了大量的工作，包括與操作數(shù)相關(guān)的寄存器和
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