計(jì)算機(jī)組成原理第八章(編輯修改稿)
2024-10-22 20:06 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 影響流水線效率 (1) 控制相關(guān) WO EI FO CO DI WO EI FO DI FI FI DI FI CO FI FO CO DI FI WO EI FO CO DI FI DI FO EI WO EI FO CO FI DI CO WO DI FI CO FI 指令 1 指令 2 指令 3 指令 4 指令 5 指令 6 指令 7 指令 15 指令 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 轉(zhuǎn)移損失 t 設(shè) 指令 3 是轉(zhuǎn)移指令 BNE 指令必須等 CPX 指令的結(jié)果 才能判斷出 是轉(zhuǎn)移 還是順序執(zhí)行 LDA 0 LDX 0 INX CPX N BNE M DIV N STA ANS ADD X, D M (2) 數(shù)據(jù)相關(guān) 幾條相近的指令間，共用 同一存儲(chǔ)單元 或 同一寄存器 時(shí)， 會(huì)出現(xiàn) 數(shù)據(jù)相關(guān) ADD R1， R2 如： SUB R1， R3 采用 旁路技術(shù) 解決辦法 寄存器組 鎖存器 鎖存器 ALU 四、流水線的多發(fā)技術(shù) 1. 超標(biāo)量技術(shù) ? 每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)可 并發(fā)多條獨(dú)立指令 ? 不能調(diào)整 指令的 執(zhí)行順序 配置多個(gè)功能部件 通過編譯優(yōu)化技術(shù)，把可并行執(zhí)行的指令搭配起來 IF ID EX WR 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 t 2. 超流水技術(shù) ? 在 一個(gè)時(shí)鐘周期 內(nèi) 再分段 （ 3 段） ? 不能調(diào)整 指令的 執(zhí)行順序 在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi) 一個(gè)功能部件使用多次 （ 3 次） 靠編譯程序解決優(yōu)化問題 流水線速度是原來速度的 3 倍 IF ID EX WR 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 t 3. 超長指令字 ? 采用 多個(gè)處理部件 具有 多個(gè)操作碼字段 的 超長指令字 （可達(dá)幾百位） ? 由編譯程序 挖掘 出指令間 潛在 的 并行性 ， 將 多條 能 并行操作 的指令組合成 一條 IF ID EX WR 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 t 五、流水線結(jié)構(gòu) 1. 指令流水線結(jié)構(gòu) 完成一條指令分 7 段 ， 每段需一個(gè)時(shí)鐘周期 若 流水線不出現(xiàn)斷流 1 個(gè)時(shí)鐘周期出 1 結(jié)果 不采用流水技術(shù) 7 個(gè)時(shí)鐘周期出 1 結(jié)果 理想情況下， 7 級流水 的速度是不采用流水技術(shù)的 7 倍 地址形成部件 指令譯碼部件 取操作數(shù)部件 取指令部件 操作執(zhí)行部件 回寫結(jié)果部件 修改指令指針部件 鎖存 鎖存 鎖存 鎖存 鎖存 鎖存 2. 運(yùn)算流水線 完成 浮點(diǎn)加減 運(yùn)算 可分 對階 、 尾數(shù)求和 、 規(guī)格化 三段 分段原則 每段 操作時(shí)間 盡量 一致 鎖存器 對階功能部件 第一段 尾數(shù)加部件 鎖存器 第二段 規(guī)格化部件 鎖存器 第三段 中斷系統(tǒng) 一、概述 1. 引起中斷的各種因素 (1) 人為設(shè)置的中斷 (2) 程序性事故 如 轉(zhuǎn)管指令 溢出、操作碼不能識別、除法非法 (5) 外部事件 (4) I/O 設(shè)備 (
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