計算機體系結構第五章-資料下載頁
2025-05-02 03:34本頁面
【正文】 ： C=（ 101010） 狀態(tài)轉移圖及各種調(diào)度方案及其相應的平均延遲表建立：由狀態(tài)轉移圖，從初始狀態(tài)開始沿箭頭走向，構成調(diào)度意義上延遲拍數(shù)成周期性重復出現(xiàn)的拍數(shù)循環(huán)。按此方案進行任務調(diào)度，必然無沖突 。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15S4 1 2 1 2 3 3S3 1 2 3S2 1 2 1 2 3 3S1 1 2 1 2 1 2 3 3 31 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15S4 1 1 2 2 3 3S3 1 2 3S2 1 1 2 2 3 3S1 1 2 1 1 2 3 2 3 3（ 1， 7）調(diào)度方案（ 3， 5）調(diào)度方案時鐘段號 1 2 3 4 5 6 7 8 9S1 S2 S3 S4 S5 再看下圖所給出的預約表 ：l段相隔 8拍，那么兩個任務相隔 8拍流入流水線必將會爭用 1段； 2段相隔 6拍，則相隔 5或 6拍流入流水線必將會爭用 2段； 4段相隔 1拍，兩個任務相隔 1拍流入流水線必將會爭用 4段； 5段相隔 1拍，兩個任務相隔 1拍流入流水線必將會爭用 5段。 由上圖的預約表可以得到相應非線性流水線的延遲禁止表 F為 (1， 5， 6， 8)。即要想不出現(xiàn)爭用流水線功能段的現(xiàn)象，相鄰兩個任務送入流水線的間隔拍數(shù)就不能為 8拍，這些間隔拍數(shù)應當禁止使用。即有： 調(diào)度方案 平均延遲（ 2， 7） （ 3， 4） （ 4， 3） （ 2,2,7） （ 3， 7） 5（ 7） 7（ 4,7） 延遲禁止表為： F={1， 5， 6， 8}初始沖突向量為： C=（ 10110001）狀態(tài)轉移圖及調(diào)度方案： (3,4,7） (4,3,7） 167。3 指令級高級并行超級處理機 超標量處理機、超長指令字處理機 和 超流水線處理機 是指令級高度并行的三種不同的超級處理機。讓單處理機在每個時鐘周期里可同時解釋 m（ m1） 條指令，稱處理機并行的度為 m。 是采用設置 m條指令流水線同時并行處理，以實現(xiàn)度 m(同時執(zhí)行 m條指令 )。 是將水平型微碼和超標量處理相結合。在編譯時，將 多個能并行執(zhí)行 的不相關或無關的操作組合在一起，形成一條有 多個操作碼字段 的超長指令字。運行時，直接控制機器中多個相互獨立的功能部件并行操作，來實現(xiàn)同時執(zhí)行多條指令。VLIW中的操作字段： 存 /取 浮點加 浮點乘 轉移： 一臺度為 m的超流水線處理機的時鐘只是基本機器周期的 1/m。[解 ]過程執(zhí)行01234567891011121314(Δt)圖 1 常規(guī)標量流水處理機的時空圖[例 ] 指令由 取指 、 譯碼 和 執(zhí)行 三個過程組成。每個過程經(jīng)過的時間為 Δt 連續(xù)執(zhí)行 12條指令。請分別畫出在 常規(guī)標量流水處理機 及度 m均為 4的 超標量處理機 、 超長指令字處理機 、 超流水線處理機 上工作的時空圖，分別計算出它們相對常規(guī)標量流水處理機的 加速比 Sp。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 121 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12譯碼取指過程 4 8 123 7 112 6 101 5 9 4 8 123 7 112 6 101 5 94 8 12 3 7 112 6 101 5 9012345時間 （ Δt ）圖 2 超標量處理機的時空圖取指譯碼執(zhí)行Sp=14Δt/5Δt=過程 1 2 31 2 31 2 31 2 31 2 31 2 3執(zhí)行(m=4)取指譯碼 圖 3 超長指令字處理機的時空圖Sp=14Δt/5Δt=012345時間 （ Δt） 圖 4 超流水線處理機的時空圖4 8 123 7 112 6 101 5 94 8 123 7 112 6 101 5 94 8 123 7 112 6 101 5 95 (Δt)01234Sp=14Δt/≈執(zhí)行譯碼取指過程[習題 3]現(xiàn)有 長度為 4的向量 A和 B，請分別畫出在下列 4種結構的處理器上求 點積 AB的時空圖，并求完成全部結果的最少時鐘拍數(shù)。設處理器中每個部件的輸出均可直接送到任何部件的輸入端或存入緩沖器，其間的傳送延時不計，指令和源操作數(shù)均能連續(xù)提供。 (1)處理器有 一個乘法部件 和 一個加法部件 ，不能同時工作，部件內(nèi)也只能順序方式工作，完成一次加法或乘法均只需 5拍； (2)與 (1)基本相同，只是 乘法部件 和 加法部件可并行； (3)處理器有一個乘、 加雙功能靜態(tài)流水線 ，乘、加均由 5個流水段構成，各段經(jīng)過時間要 1拍； (4)處理器有 乘 、 加兩條流水線 ，可同時工作，各由 5段構成，每段經(jīng)過時間為 1拍。 AB＝ a1*b1+a2*b2+a3*b3+a4*b4[解答 ]長度為 4向量 A和 B的點積為 AB＝ a1*b1+a2*b2+a3*b3+a4*b4 共需做 4乘法和 3加法： c1=a1*b1, c2=a2*b2, c3=a3*b3, c4=a4*b4 d1=c1+c2, d2=c3+c4, d3=d1+d2= AB(1)乘法部件和加法部件不能同時工作，部件內(nèi)也只能順序方式工作如下圖所示。 c4d1 d2 d3c1 c2 c3加乘 由向量點積 AB運算的時空圖可知，完成全部運算最少為 45+35 ＝ 35(拍 )部件05101520253035拍(2)乘法部件和加法部件可并行的時空圖 其中， e1=d1+c3, e2=e1+c4= AB（ d1=c1+c2）c4d1 e1 e2c1 c2 c3加乘部件0510152025拍(3)處理器有一個乘、加雙功能靜態(tài)流水線時的時空圖 d1 d2 d3d1 d2 d3d1 d2 d3d1 d2 d3d1 d2 d3c1 c2 c3 c4c1 c2 c3 c4c1 c2 c3 c4c1 c2 c3 c4c1 c2 c3 c4加乘部件058101519拍5432154321(4)處理器有乘、加兩條流水線，可同時工作時的時空圖 d1 d2 d3d1 d2 d3d1 d2 d3d1 d2 d3d1 d2 d3c1 c2 c3 c4c1 c2 c3 c4c1 c2 c3 c4c1 c2 c3 c4c1 c2 c3 c4加乘部件058101518拍5432154321
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