微型計算機系統(tǒng)與接口：ch(11)(編輯修改稿)
2025-02-18 01:01 本頁面
【文章內容簡介】 送到譯碼級 2。 ? 如果不能配對 ， 則將 V流水線中的指令轉移到 U流水線中 ， 兩條指令在 U流水線中串行地執(zhí)行 。 ? 在譯碼級 2中計算操作數(shù)地址 。 不管操作數(shù)是什么尋址方式 ， 譯碼級 2用 一個 CLK完成操作數(shù)地址的計算 。 指令配對和操作數(shù)地址計算 流水線的雙譯碼 2級 指令并行執(zhí)行條件和配對規(guī)則 1） 指令的并行執(zhí)行 ? U、 V流水線執(zhí)行級各有一個 ALU。 U的 ALU包含一個桶狀移位器 ， 可以執(zhí)行一些在 V流水線中不能執(zhí)行的復雜指令 。 ? 兩條指令能夠配對 ， 它們被并行執(zhí)行 。 兩個 ALU可同時形成數(shù)據(jù) Cache或數(shù)據(jù)存儲器的訪問請求 ， 對目標寄存器或標志寄存器的回寫 。 指令執(zhí)行是通過 5個流水步完成的 。 ? 在執(zhí)行級 ， 如果 V流水線拖延了時間 ， U流水線可以繼續(xù)做如回寫目標寄存器或標志寄存器的工作 。 反之則不行 。 若 U流水線拖延 ， V只能等待 U。 指令并行執(zhí)行條件和配對規(guī)則 1） 指令的并行執(zhí)行 Pentium流水線的雙執(zhí)行級 指令并行執(zhí)行條件和配對規(guī)則 2） 指令的配對規(guī)則 ? 兩條指令是簡單指令； mov reg， reg/mem/imm mov mem， reg/imm alu reg， reg/mem/imm inc reg/mem dec reg/mem push reg/mem pop reg 等等 。 ? 非一字節(jié)指令長度相等； 指令并行執(zhí)行條件和配對規(guī)則 2） 指令的配對規(guī)則 ? 兩條指令不存在寄存器爭用的問題 ， 即兩條指令并行執(zhí)行時不會訪問同一個寄存器； readafterwrite相關： mov AX, imm。 mov [BP], AX。 writeafterwrite相關： 例 1： mov AX, imm。 mov AX, [BP]。 例 2： mov AL, imm1。 mov AH, imm2. 指令并行執(zhí)行條件和配對規(guī)則 2） 指令的配對規(guī)則 ? 兩條指令中只有第一條指令能帶指令前綴 。 ? 有些指令只能在 U流水線中執(zhí)行 ， 它們在指令序列中是第一條指令時才能配對 。 圖 指令的分支與預測 分支目標緩沖器和分支預測邏輯 1）概述 ?分支預測邏輯 ， 可以對將要執(zhí)行的分支指令進行動態(tài)的轉移預測 。 ?分支預測邏輯是以該分支指令的歷史執(zhí)行情況為預測依據(jù)的 。 ?支持分支預測機制的關鍵部件是分支目標緩沖器BTB(Branch Target Buffer)。 它是一個 256行 4路組相聯(lián)結構的 Cache， 它記錄了已執(zhí)行過的分支指令的信息 。 ?指令執(zhí)行后 ALU將分支指令的執(zhí)行結果反饋到 BTB，BTB再根據(jù)轉移預測的正確與否來修正歷史記錄位并指示預取器和預取隊列做相應操作 分支目標緩沖器和分支預測邏輯 2） 分支目標緩沖器 BTB(Branch Target Buffer) 256個目錄行 ， 每行包括： ?1 bit指示該項是否正在使用 ?2 bits歷史記錄位表示該分支指令發(fā)生轉移的頻度 ?這條轉移指令源存儲器的地址； ?該轉移指令最后一次執(zhí)行時的目標地址； 分支預測邏輯根據(jù) BTB中的記錄 ， 按照一定轉移預測策略對當前的分支指令進行轉移預測 。 分支目標緩沖器和分支預測邏輯 2） 分支目標緩沖器 BTB(Branch Target Buffer) 歷史記錄 表示轉移發(fā)生頻度 00 Strongly not taken 01 Weakly not taken 10 Weakly taken 11 Strongly taken 表 2 轉移頻度表 動態(tài)轉移預測策略 1） 轉移預測策略 ? 一條分支指令進入任意一條流水線后 ， BTB就根據(jù)它的源存儲器地址在 Cache中查找； ? 如果這條指令在 BTB中有記錄項 ， 分支預測邏輯便以記錄項的歷史信息為依據(jù) ， 預測轉移發(fā)生的情況 ? 歷史記錄為 11表示轉移強烈發(fā)生 、 10表示轉移較弱發(fā)生 ， 歷史記錄為 01表示轉移基本不發(fā)生 、00表示轉
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