254risc的關(guān)鍵技術(shù)-資料下載頁(yè)
2025-08-23 15:13本頁(yè)面
【導(dǎo)讀】為了使指令流水線不斷流，在轉(zhuǎn)移指令之后插入一條。沒(méi)有數(shù)據(jù)相關(guān)和控制相關(guān)的有效指令，而轉(zhuǎn)移指令。采用指令延遲轉(zhuǎn)移技術(shù)時(shí)，指令序列的調(diào)整由編譯器。自動(dòng)進(jìn)行，用戶不必干預(yù)。讀采用延遲轉(zhuǎn)移的程序，必須十分小心。因轉(zhuǎn)移指令引起的流水線斷流。無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令的延遲執(zhí)行。被移動(dòng)指令在移動(dòng)過(guò)程中與所經(jīng)過(guò)的指令之間沒(méi)有數(shù)。如果找不到符合上述條件的指令，必須在條件轉(zhuǎn)移指。令后面插入空操作。指令成功的概率明顯下降?？煽紤]采用另一種方法：指令取消技術(shù)。否則取消循環(huán)體后面的指令。因?yàn)閭魉蛥?shù)而訪問(wèn)存儲(chǔ)器的信息量很大。美國(guó)加洲大學(xué)伯克利分校的FBaskett提出。每個(gè)過(guò)程使用其中相鄰的三個(gè)窗口和一個(gè)公共的。目前，ROM的速度低于SRAM. 便于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜指令，便于修改指令系統(tǒng)。以硬聯(lián)邏輯為主來(lái)
【正文】 用同一條指令流水線的不同部分來(lái)提高處理機(jī)的運(yùn)算速度。 超級(jí)流水線又叫做深度流水線，它是提高 cpu速度通常采取的一種技術(shù)。 CPU處理指令是通過(guò) Clock來(lái)驅(qū)動(dòng)的，每個(gè) clock完成一級(jí)流水線操作。每個(gè)周期所做的操作越少，那么需要的時(shí)間就越短，時(shí)間越短，頻率就可以提得越高。所以超級(jí)流水線就是將 cpu處理指令的操作進(jìn)一步細(xì)分，增加流水線級(jí)數(shù)來(lái)提高頻率。頻率高了，當(dāng)流水線開足馬力運(yùn)行時(shí)平均每個(gè)周期完成一條指令（單發(fā)射情況下），這樣 cpu處理得速度就提高了。 VLIW的主要特點(diǎn) 1. 采用顯式并行指令計(jì)算 (EPIC： Explicitly Parallel Instruction Computing)方式。 在 VLIW處理機(jī)上運(yùn)行的程序是一個(gè)二維指令矩陣，每一行上的所有操作組成一條超長(zhǎng)指令，他們之間沒(méi)有數(shù)據(jù)相關(guān)、控制相關(guān)和功能部件沖突，這些指令可以在 VLIW處理機(jī)上同時(shí)執(zhí)行 超標(biāo)量處理機(jī)和超流水線處理機(jī)通常采用隱式并行指令方式。程序是一維線性的指令序列，每條指令中一般只包含一個(gè)操作。 超標(biāo)量處理機(jī)和超流水線處理機(jī)的指令級(jí)并行度一般為 2左右，通常不超過(guò) 4， 目前多數(shù) VLIW處理機(jī)的指令級(jí)并行度在 4至 8之間，有的已經(jīng)達(dá)到幾十。 由于在 VLIW中通過(guò)并行編譯器來(lái)開發(fā)程序中的指令級(jí)并行性，可以在一個(gè)循環(huán)、一個(gè)函數(shù)、甚至整個(gè)程序中尋找指令級(jí)并行性，而且，可以采用軟件流水、循環(huán)展開等指令級(jí)并行度很高的方法充分開發(fā)程序中的多種并行性 3. 硬件結(jié)構(gòu)規(guī)整、簡(jiǎn)單 VLIW處理機(jī)主要由很規(guī)則的寄存器、存儲(chǔ)器、運(yùn)算部件和數(shù)據(jù)通路等組成，不規(guī)則的控制器很簡(jiǎn)單，而且，不需要復(fù)雜的指令并行調(diào)度窗口及多發(fā)射機(jī)制等。 4. 編譯器的實(shí)現(xiàn)難度大 VLIW并行編譯器主要依靠指令級(jí)并行算法、數(shù)據(jù)相關(guān)性分析算法、寄存器分配算法及并行編譯技術(shù)等來(lái)顯式開發(fā)程序中的指令級(jí)并行性，從而提高處理機(jī)的運(yùn)行速度。要研制指令級(jí)并行度高的編譯器難度很大。 VLIW處理機(jī) 1. 安騰 (Intanium)處理機(jī) Intel公司與 HP公司聯(lián)合研制 在 Intel公司稱為 IA64處理機(jī) 安騰 (Intanium)處理機(jī)有自己獨(dú)立的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件 2. DAISY (Dynamically Architected Instruction Set from Yorktown) 處理機(jī) 由 IBM公司研制 采用動(dòng)態(tài)二進(jìn)制轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)現(xiàn)與 X86處理機(jī)兼容 3. Crusoe處理機(jī) 由 Transmeta公司研制 已經(jīng)大量應(yīng)用于筆記本計(jì)算機(jī)中，一個(gè)重要特點(diǎn)是功耗很低。 采用動(dòng)態(tài)二進(jìn)制轉(zhuǎn)換技術(shù)把 X86通用處理機(jī)的程序直接映射到 Crusoe處理機(jī)的 VLIW結(jié)構(gòu)中執(zhí)行。 4. 嵌入式、 DSP、 JAVA虛擬機(jī) 很多專用處理機(jī)采用 VLIW體系結(jié)構(gòu) 本章重點(diǎn)： 1. 浮點(diǎn)數(shù)的表示方法及性質(zhì) 2. 浮點(diǎn)數(shù)的設(shè)計(jì)方法 3. 浮點(diǎn)數(shù)的舍入方法和警戒位位數(shù)的設(shè)置 4. 自定義數(shù)據(jù)表示方法的原理 5. 指令格式的優(yōu)化設(shè)計(jì) 6. RISC思想 7. RISC關(guān)鍵技術(shù) 練習(xí)題： 2 .2
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