精確斷點(diǎn)與不精確斷點(diǎn)(編輯修改稿)
2024-08-28 13:42 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 IF ID EX WR I9 IF ID EX WR 指令 單發(fā)射處理機(jī)的指令流水線 取指令 指令譯碼 執(zhí)行指令 EX 寫(xiě)回結(jié)果 F A 1 F A 2 F A 3 浮點(diǎn)加法部件 來(lái)自指令 Cache IF ID M D 1 M D 2 M D 3 WR 通用寄存器 后行寫(xiě)數(shù)棧 乘除法部件 AL 定點(diǎn)算術(shù)邏輯部件 LS 取數(shù)存數(shù)部件 同時(shí)發(fā)射兩條指令的多發(fā)射處理機(jī)的指令流水線 取指令 指令譯碼 執(zhí)行指令 寫(xiě)回結(jié)果 F A 1 F A 2 F A 3 浮點(diǎn)加法部件 來(lái)自指令 Cache IF 1 ID1 M D 1 M D 2 M D 3 WR 1 通用寄存器 后行寫(xiě)數(shù)棧 乘除法部件 來(lái)自指令 Cache IF 2 ID2 AL WR 2 通用寄存器 后行寫(xiě)數(shù)棧 定點(diǎn)算術(shù)邏輯部件 LS 取數(shù)存數(shù)部件 ： 有兩條或兩條以上能同時(shí)工作的指令流水線 先行指令窗口 ： 能夠從指令 Cache中預(yù)取多條指令，能夠?qū)Υ翱趦?nèi)的指令進(jìn)行數(shù)據(jù)相關(guān)性分析和功能部件沖突檢測(cè)。 例如： Intel公司的 i860、 i960、 Pentium， Motolora公司的 MC88110， IBM公司的 Power 6000,TI公司生產(chǎn)SuperSPARC等 操作部件的個(gè)數(shù)一般多于每個(gè)周期發(fā)射的指令條數(shù)。通常為 4 個(gè)至 16個(gè)操作部件。 超標(biāo)量處理機(jī)的指令級(jí)并行度： 1＜ ILP＜ m 有先行指令窗口的超標(biāo)量處理機(jī)的流水線結(jié)構(gòu) 取指令 指令譯碼 執(zhí)行指令 寫(xiě)回結(jié)果 F A 1 F A 2 F A 3 浮點(diǎn)加法部件 指令 Cac he IF 1 ID 1 M D 1 M D 2 M D 3 WR1 通用寄存器 后行寫(xiě)數(shù)棧 乘除法部件 指令 Cac he IF 2 ID 2 AL WR2 通用寄存器 后行寫(xiě)數(shù)棧 定點(diǎn)算術(shù)邏輯部件 IF 3 ID 3 LS 先行指令窗口 取數(shù)存數(shù)部件 FA ：浮點(diǎn)加減法運(yùn)算， MD ：乘除法運(yùn)算， AL ：定點(diǎn)算術(shù)邏輯運(yùn)算， LS 取數(shù)存數(shù) 多流水線調(diào)度 順序發(fā)射 (inorder issue)與亂序發(fā)射 (outorder issue)：指令發(fā)射順序是按照程序中指令排列順序進(jìn)行的稱(chēng)為順序發(fā)射 順序完成 (inorder pletion)與亂序完成 (outorder pletion)： 指令完成順序是按照程序中指令排列順序進(jìn)行的稱(chēng)為順序完成 多流水線的調(diào)度主要有三種方法： 順序發(fā)射順序完成 順序發(fā)射亂序完成 亂序發(fā)射亂序完成 以如下 6條指令組成的程序?yàn)槔?，說(shuō)明這三種調(diào)度方法 I1： LOAD R1, A ； R1←(A) I2： FADD R2, R1 ； R2←(R2) ＋ (R1) I3： FMUL R3, R4 ； R3←(R3) (R4) I4： FADD R4, R5 ； R4←(R4) ＋ (R5) I5： DEC R6 ； R6←(R6) － 1 I6： FMUL R6, R7 ； R6←(R6) ＋ (R7) 6條指令中有 4個(gè)數(shù)據(jù)相關(guān)，包括 2個(gè)寫(xiě)讀相關(guān)， 1個(gè)讀寫(xiě)相關(guān)和 1個(gè)寫(xiě)寫(xiě)相關(guān)。 共用 10個(gè)時(shí)鐘周期完成 還 有 8個(gè)空閑的時(shí)鐘周期 順序發(fā)射順序完成的指令流水線時(shí)空?qǐng)D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 I1 IF 1 ID 1 LS WR1 時(shí)鐘周期 I2 IF 2 ID 2 F A 1 F A 2 F A 2 WR2 I 3 IF 1 ID 1 M D 1 M D 2 M D 3 WR1 I 4 IF 2 ID 2 F A 1 F A 2 F A 3 WR2 I 5 IF 1 ID 1 AL WR1 I 6 IF 2 ID 2 M D 1 M D 2 M D 3 WR2 指令 IF ：取指令， ID ：指令譯碼， LS 取 數(shù)存數(shù)， FA ：浮點(diǎn)加減法運(yùn)算， MD ：乘除法運(yùn)算， AL ：定點(diǎn)算術(shù)邏輯運(yùn)算 W R ：寫(xiě)回運(yùn)算結(jié)果 總的執(zhí)行時(shí)間為 9個(gè)時(shí)鐘周期 ， 節(jié)省了一個(gè)時(shí)鐘周期 。 少了 5個(gè)空閑時(shí)鐘周期 。 順序發(fā)射亂序完成的流水線時(shí)空?qǐng)D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 I1 I F 1 I D1 LS W R 1 時(shí)鐘周期 I2 I F 2 I D2 F A1 F A2 F A2 W R 2 I3 I F 1 I D1 MD 1 MD 2 MD 3 W R 1 I4 I F 2 I D2 F A1 F A2 F A3 W R 2 I5 I F 1 I D1 AL W R 1 I6 I F 2 I D2 MD 1 MD 2 MD 3 W R 2 指令 順序發(fā)射亂序完成的指令完成次序 時(shí) 鐘周期 4 5 6 7 8 9 流水線 1 I 1 I 5 I 3 流水線 2 I 2 I 4 I 6 3. 亂序發(fā)射亂序完成 沒(méi)有空閑周期，功能部件得到充分利用。 總的執(zhí)行時(shí)間為 8個(gè)周期 ， 節(jié)省 2個(gè)周期。 亂序發(fā)射亂序完成調(diào)度方法的流水線時(shí)空?qǐng)D 1 2 3 4 5 6 7 8 流水線 1 I 1 IF 1 ID 1 LS WR1 時(shí)鐘周期 流水線 2 I 3 IF 2 ID 2 M D 1 M D 2 M D 3 WR2 先行窗口 I 4 IF 3 ID 3 F A 1 F A 2 F A 3 WR1 I 2 IF 1 ID 1 F A 1 F A 2 F A 3 WR1 I 5 IF 2 ID 2 AL WR2 I 6 IF 1 ID 1 M D 1 M D 2 M D 3 WR1 指令 指令在流水線中的發(fā)射 次序 指令在流水線中的完成次序 時(shí)鐘周期 1 2 3 時(shí)鐘周期 4 5 6 7 8 流水線 1 I 1 I 2 I 6 流水線 1 I 1 I 4 I 2 I 6 流水線 2 I 3 I 5 流水線 2 I 5 I 3 先行窗口 I 4 資源沖突 如果操作部件采用流水線結(jié)構(gòu)，發(fā)生資源沖突的可能性很?。? 如果不采用流水線結(jié)構(gòu)，發(fā)生資源沖突的可能性就比較大。 下面是一個(gè)由 4條指令的程序例子： I1： FADD R0, R1 ； R0←(R0) ＋ (R1) I2： FMUL R2, R3 ； R2←(R2) (R3) I3： FADD R4, R5 ； R4←(R4) ＋ (R5) I4： FMUL R6, R7 ； R6←(R6) ＋ (R7) 雙流水線超標(biāo)量處理機(jī)，操作部件不采用流水線的時(shí)空?qǐng)D1 2 3 4 5 6 7 8
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