計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(第八講)-在線瀏覽
2025-03-08 01:11本頁面
【正文】 門指令和關(guān)門指令 短循環(huán)標(biāo)志觸發(fā)器 TL （ 2）、用專門的硬件來識別短循環(huán)程序，目的是使短循環(huán)程序的處理對程序員透明 流水線處理機 ?空間并行性： 在一個處理機內(nèi)設(shè)置多個獨立的操作部件，并讓這些操作部件并行工作 多操作部件處理機和超標(biāo)量處理機 ?時間并行性： 采用流水線技術(shù) 流水線處理機 時空圖 流水線處理機 流水線的分類 ?線性流水線與非線性流水線 ?流水線的級別 ?單功能與多功能流水線 ?靜態(tài)流水線與動態(tài)流水線 流水線處理機 線性流水線的性能分析 ?衡量流水線性能的主要指標(biāo)有： （ 1）、吞吐率 （ 2）、加速比 （ 3）、效率 （ 4）、流水線的最佳段數(shù) 流水線處理機 非線性流水線的調(diào)度技術(shù) ?非線性流水線調(diào)度的任務(wù)：要找出一個最小的循環(huán)周期，按照這個周期向流水線輸入新任務(wù)，流水線的各個功能段都不會發(fā)生沖突，而且流水線的吞吐率和效率最高 流水線處理機 局部相關(guān) ?局部相關(guān)有三種： （ 1）、 “ 先寫后讀 ” 數(shù)據(jù)相關(guān)， “ 寫讀 ”相關(guān)， “ WR”或 “ RAW” （ 2）、 “ 先讀后寫 ” 數(shù)據(jù)相關(guān)， “ 讀寫 ”相關(guān)， “ RW”或 “ WAR” （ 3）、 “ 寫 寫 ” 相關(guān)， “ WW”或 “ WAW” 流水線處理機 全部相關(guān) ?什么是全局相關(guān)？ 由條件轉(zhuǎn)移或程序中斷引起的相關(guān)稱為全局相關(guān)，也稱控制相關(guān) ?關(guān)鍵問題： 一是要確保流水線能夠正常工作；二是要減少因 “ 斷流 ” 引起的吞吐率和效率的下降 超標(biāo)量處理機與超流水線處理機 ? 基準(zhǔn)標(biāo)量處理機（ scalar processor）：一臺普通的單流水線處理機 ? 超標(biāo)量處理機（ superscalar processor）：同時發(fā)射 m條指令 ? 超流水線處理機（ superpipelining processor）：機器流水線周期 =1/n ? 超標(biāo)量超流水線處理機（ superpipelining superscalar processor）：同時發(fā)射 m條指令，機器流水線周期 =1/n ? ILP（ instruction level parallelism）：指令級并行度 第六章 向量處理機 ?向量處理機已成為解決數(shù)值計算問題的一種最重要的高性能結(jié)構(gòu) ?絕大多數(shù)向量處理機都采用流水線結(jié)構(gòu) ?向量處理機與串行處理機相比，向量運算吞吐率要高出 1～ 2個數(shù)量級 ?本章的目的：描述向量處理機的一般結(jié)構(gòu)；討論算法和結(jié)構(gòu)如何配合才能高效地處理多類計算機的問題 向量處理的基本概念 什么是向量處理 ?例子： ? FORTRAN語言程序 ?在一般計算機上的實現(xiàn)（指令序列） ?在向量計算機上的實現(xiàn)（向量指令） ?一條標(biāo)量指令只能處理一個或一對操作數(shù) ?一條向量指令可以處理 N個或 N對操作數(shù) 向量處理方式 ? 三種類型： （ 1）、橫向處理方式 適用于一般的處理機（標(biāo)量處理機），不適用于向量處理機的并行處理 （ 2）、縱向處理方式 適用于向量處理機，對存儲器的信息流量要求較高 （ 3）、縱橫處理方式 可以降低對存儲器信息流量的要求，也減少訪問存儲器發(fā)生沖突所引起的等待時間，提高了處理速度 向量處理機的結(jié)構(gòu) ?圖 ：一種能實現(xiàn)兩個向量相加的流水結(jié)構(gòu)的加法器 ?向量處理機對存儲器的帶寬要求高（至少 3倍于一般的存儲器系統(tǒng)） ?流水線運算器是向量計算機的核心部件 ?兩種方法：
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