處理器性能提高技術-在線瀏覽
2024-12-06 14:45本頁面
【正文】 工 業(yè) 出 版 社 2. 流水線中的指令相關 ?指令相關：指令之間存在相互依賴關系 常使下一條指令無法在設計的單位時間內(nèi)執(zhí)行 導致流水線的 “ 斷流 ” ， 性能降低 ?有三種類型的指令相關 資源沖突 ：當指令重疊執(zhí)行過程中 ， 硬件資源滿足不了指令重疊執(zhí)行的要求 數(shù)據(jù)相關 ：在同時執(zhí)行的多條指令中 ， 一條指令依賴前一條指令的執(zhí)行結(jié)果 (數(shù)據(jù) )無法得到 控制相關 ：流水線遇到分支指令或其他改變 PC值的指令 數(shù)據(jù)旁路 分支預測 預取分支目標 微 機 原 理 與 接 口 技 術 第 4 版 機 械 工 業(yè) 出 版 社 數(shù)據(jù)旁路（直通） MOV reg1, mem1 ADD reg1, reg2 MOV mem2, reg1 數(shù)據(jù)相關 微 機 原 理 與 接 口 技 術 第 4 版 機 械 工 業(yè) 出 版 社 預取分支目標 CMP reg, imm JC target ?? target： 結(jié)構相關 目標指令預取 微 機 原 理 與 接 口 技 術 第 4 版 機 械 工 業(yè) 出 版 社 實數(shù)編碼 ?實數(shù) （ Real Number） 的科學表示法表達 ＝ 102 ?包括三個部分 指數(shù)：反映數(shù)據(jù)的大小或量級 有效數(shù)字：反映數(shù)據(jù)的精度 符號位：表達數(shù)據(jù)的正負 ?實數(shù)是一個連續(xù)系統(tǒng) ， 理論上可以表示任意大小與精度的數(shù)據(jù) ?計算機表達實數(shù)的浮點格式采用科學表達法 ，精度和大小有限 ， 表達的數(shù)值離散 ， 只是實數(shù)系統(tǒng)的一個子集 微 機 原 理 與 接 口 技 術 第 4 版 機 械 工 業(yè) 出 版 社 2. 浮點階碼 ?標準偏移碼 N位偏移碼＝真值＋ 2N 標準偏移碼的真值＝偏移碼－ 2N ?IEEE 754標準浮點階碼 全 0、 全 1兩個編碼用作特殊目的 單精度浮點數(shù)據(jù) 真值＝浮點階碼－ 127， 浮點階碼＝真值＋ 127 雙精度浮點數(shù)據(jù) 真值＝浮點階碼－ 1023 浮點階碼＝真值＋ 1023 微 機 原 理 與 接 口 技 術 第 4 版 機 械 工 業(yè) 出 版 社 〔 例 91〕 把浮點格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為實數(shù)表達 ?某個單精度浮點數(shù)如下： BE580000H ＝ 1011 1110 0101 1000 0000 0000 0000 0000 B ＝ 1 01111100 10110000000000000000000 B ?符號位為 1， 表示負數(shù) ?指數(shù)編碼是 01111100， 表示指數(shù)＝ 124－ 127＝－ 3 ?有效數(shù)字部分是 1011000000000000000 表示有效數(shù)＝ B＝ ?這個實數(shù)為：－ 2－ 3 ＝－ ＝－ 微 機 原 理 與 接 口 技 術 第 4 版 機 械 工 業(yè) 出 版 社 4. 非規(guī)格化浮點數(shù) ?浮點格式的規(guī)格化數(shù)表達的實數(shù)有限 下溢 （ Underflow） ：比最小數(shù)還要接近 0 上溢 （ Overflow） ：比最大數(shù)還要大 單精度浮點規(guī)格化浮點數(shù)范圍 177。 1038 ?非規(guī)格化浮點數(shù) 指數(shù)編碼為全 0表示－ 126 有效數(shù)字僅表示小數(shù)部分 、 但不能是全 0 能夠表示到 177。 第 4 版 機 械 工 業(yè) 出 版 社 5. 零和無窮大 ?機器零 ：真值 0的浮點數(shù)據(jù)格式 指數(shù)和有效數(shù)字的編碼都是全 0 符號位可以是 0或 1， 分成＋ 0和－ 0 ?無窮大 ：大于最大數(shù)的真值的規(guī)格化浮點數(shù) 指數(shù)編碼為全 1， 有效數(shù)字編碼為全 0 正無窮大 （ ＋ ∞ ） 和負無窮大 （ － ∞ ） ?非數(shù) NaN：特殊的編碼 ， 不是實數(shù)的一部分 指數(shù)編碼是全 有效數(shù)字編碼不是全 0 示意圖 微 機 原 理 與 接 口 技 術 第 4 版 機 械 工 業(yè) 出 版 社 1. 浮點數(shù)據(jù)寄存器 ?8個浮點數(shù)據(jù)寄存器 ， 編號 FPR0～ FPR7 ?80位浮點寄存器存儲擴展精度格式數(shù)據(jù) ?采用早期處理器的堆棧結(jié)構 8個數(shù)據(jù)寄存器不是隨機存取 按照 “ 后進先出 ” 的堆棧原則工作 并且首尾循環(huán) ?浮點數(shù)據(jù)寄存器常被稱為浮點數(shù)據(jù)棧 ?每個 FPR寄存器對應一個 2位標記 （ Tag） ?8個標記組成一個 16位標記寄存器 示意圖 微 機 原 理 與 接 口 技 術 第 4 版 機 械 工 業(yè) 出 版 社 3. 浮點控制寄存器 ?異常屏蔽控制 （ Mask Control） 決定 6種錯誤是否被屏蔽 x87 FPU初始化后默認屏蔽所有異常 ?精度控制 （ Precision Control） 控制浮點計算結(jié)果的精度 程序通常采用默認擴展精度 ?舍入控制 （ Rounding Control） 控制浮點計算采用的舍入類型 默認采用就近舍入 （ 偶 ） 示意圖 微 機 原 理 與 接 口 技 術 如果上下兩個值一樣接近，就取偶數(shù)結(jié)果（最低位為 0） 0 1 向下
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