計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)匯總(編輯修改稿)
2025-07-16 07:13 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 方法沒(méi)有任何好處。延遲分支主要思想： 從邏輯上“延長(zhǎng)”分支指令的執(zhí)行時(shí)間。把延遲分支看成是由原來(lái)的分支指令和若干個(gè)延遲槽構(gòu)成，不管分支是否成功，都要按順序執(zhí)行延遲槽中的指令。分支延遲指令的調(diào)度任務(wù)：在延遲槽中放入有用的指令。由編譯器完成。能否帶來(lái)好處取決于編譯器能否把有用的指令調(diào)度到延遲槽中。三種調(diào)度方法： 從前調(diào)度、從目標(biāo)處調(diào)度、從失敗處調(diào)度178。 MIPS若檢測(cè)到RAW沖突，流水線互鎖機(jī)制必須在流水線中插入停頓，并使當(dāng)前正處于IF段和ID段的指令不再前進(jìn)。分支指令的條件測(cè)試和分支目標(biāo)地址計(jì)算在EX段完成，對(duì)PC的修改在MEM段完成。一條指令的執(zhí)行過(guò)程分為以下5個(gè)周期：（IF）IR ← Mem[PC] ?！ C值加4。（假設(shè)每條指令占4個(gè)字節(jié)）（ID）譯碼。用IR中的寄存器編號(hào)去訪問(wèn)通用寄存器組，讀出所需的操作數(shù)。（EX）不同指令所進(jìn)行的操作不同：存儲(chǔ)器訪問(wèn)指令：ALU把所指定的寄存器的內(nèi)容與偏移量相加，形成用于訪存的有效地址。寄存器－寄存器ALU指令：ALU按照操作碼指定的操作對(duì)從通用寄存器組中讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算。寄存器－立即數(shù)ALU指令：ALU按照操作碼指定的操作對(duì)從通用寄存器組中讀取的第一操作數(shù)和立即數(shù)進(jìn)行運(yùn)算。分支指令：ALU把偏移量與PC值相加，形成轉(zhuǎn)移目標(biāo)的地址。同時(shí)，對(duì)在前一個(gè)周期讀出的操作數(shù)進(jìn)行判斷，確定分支是否成功。4存儲(chǔ)器訪問(wèn)／分支完成周期（MEM）該周期處理的指令只有l(wèi)oad、store和分支指令。其他類型的指令在此周期不做任何操作。load和store指令load指令：用上一個(gè)周期計(jì)算出的有效地址從存儲(chǔ)器中讀出相應(yīng)的數(shù)據(jù)。store指令：把指定的數(shù)據(jù)寫(xiě)入這個(gè)有效地址所指出的存儲(chǔ)器單元。分支指令 分支“成功”，就把轉(zhuǎn)移目標(biāo)地址送入PC。 分支指令執(zhí)行完成。（WB） ALU運(yùn)算指令和load指令在這個(gè)周期把結(jié)果數(shù)據(jù)寫(xiě)入通用寄存器組。 ALU運(yùn)算指令：結(jié)果數(shù)據(jù)來(lái)自ALU。 load指令：結(jié)果數(shù)據(jù)來(lái)自存儲(chǔ)器系統(tǒng)。相關(guān)：兩條指令之間存在某種依賴關(guān)系。流水線沖突是指對(duì)于具體的流水線來(lái)說(shuō)，由于相關(guān)的存在，使得指令流中的下一條指令不能在指定的時(shí)鐘周期執(zhí)行。 第四章：向量處理機(jī)1. 在流水線處理機(jī)中，設(shè)置向量數(shù)據(jù)表示和相應(yīng)的向量指令，稱為向量處理機(jī)。（不具有向量數(shù)據(jù)表示和相應(yīng)的向量指令的流水線處理機(jī)，稱為標(biāo)量處理機(jī)。）2. 處理方式：(水平)處理方式向量計(jì)算是按行的方式從左到右橫向地進(jìn)行。組成循環(huán)程序進(jìn)行處理。i數(shù)據(jù)相關(guān)：N次 功能切換：2N次不適合于向量處理機(jī)的并行處理。 (垂直)處理方式向量計(jì)算是按列的方式從上到下縱向地進(jìn)行。兩條向量指令之間：數(shù)據(jù)相關(guān)：1次 功能切換：1次對(duì)處理機(jī)結(jié)構(gòu)的要求：存儲(chǔ)器－存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) (分組)處理方式又稱為分組處理方式。把向量分成若干組，組內(nèi)按縱向方式處理，依次處理各組。對(duì)處理機(jī)結(jié)構(gòu)的要求：寄存器－寄存器結(jié)構(gòu)3. 提高向量處理機(jī)性能的方法：1. 設(shè)置多個(gè)功能部件，使它們并行工作。2. 采用鏈接技術(shù)，加快一串向量指令的執(zhí)行。3. 采用循環(huán)開(kāi)采技術(shù)，加快循環(huán)的處理。（分段開(kāi)采：當(dāng)向量長(zhǎng)度大于向量寄存器的長(zhǎng)度，將向量分為長(zhǎng)度相等的段）4. 采用多處理機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)一步提高性能。4. 鏈接特征：具有先寫(xiě)后讀相關(guān)的兩條指令，在不出現(xiàn)功能部件沖突和源向量沖突的情況下，可以把功能部件鏈接起來(lái)進(jìn)行流水處理，以達(dá)到加快執(zhí)行的目的。鏈接特性的實(shí)質(zhì)：把流水線定向的思想引入到向量執(zhí)行過(guò)程的結(jié)果。5. 向量處理機(jī)性能的主要參數(shù)：1. 一行向量長(zhǎng)度為n指令的執(zhí)行時(shí)間Tvp=Ts+Te+(n1)Tc（Ts為向量處理部件建立的時(shí)間，Te為流水線的通過(guò)時(shí)間，Tc為流水線的時(shí)鐘周期時(shí)間。2. 每秒多少個(gè)浮點(diǎn)運(yùn)算結(jié)果（MFLOP或一個(gè)浮點(diǎn)運(yùn)算的時(shí)間）3. 一組向量指令的處理時(shí)間4. 向量流水線的最大性能R∞5. 半性能向量長(zhǎng)度n1/2第5章 指令級(jí)并行這種指令之間存在的潛在并行性稱為指令級(jí)并行。指令級(jí)并行度ILP：指令中存在的一種并行性，計(jì)算機(jī)可以并行執(zhí)行兩條及以上的指令。開(kāi)發(fā)ILP的途徑有兩種：（主要基于硬件的動(dòng)態(tài)開(kāi)發(fā)方法） 。（基于軟件的靜態(tài)開(kāi)發(fā)方法）1. 流水線處理機(jī)的實(shí)際CPI理想流水線的CPI加上各類停頓的時(shí)鐘周期數(shù)： CPI流水線 = CPI理想 + 停頓結(jié)構(gòu)沖突 + 停頓數(shù)據(jù)沖突 + 停頓控制沖突理想CPI是衡量流水線最高性能的一個(gè)指標(biāo)。動(dòng)態(tài)分支預(yù)測(cè)：在程序運(yùn)行時(shí)，根據(jù)分支指令過(guò)去的表現(xiàn)來(lái)預(yù)測(cè)其將來(lái)的行為。2. 分支歷史表BHT（Branch History Table）或分支預(yù)測(cè)緩沖器（Branch Prediciton Buffer）最簡(jiǎn)單的動(dòng)態(tài)分支預(yù)測(cè)方法。 用BHT來(lái)記錄分支指令最近一
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1