[經(jīng)濟學]第二章中央處理器與指令系統(tǒng)-在線瀏覽
2025-03-08 16:36本頁面
【正文】 MDR→IR (5) R1→Y (6) R2 + Y→Z (7) Z→R3 圖 5 1 單總線 C P U 的結(jié)構(gòu)指令譯碼 /控制器IRPCM A RM D RR 1R 3YSR ZA BA L U存儲器控制信號地址總線數(shù)據(jù)總線R 2R3 狀態(tài)寄存器 一、運算指令的執(zhí)行過程 指令的執(zhí)行過程 下午 4時 35分 12/60 ? 流水技術 用于 提高指令的執(zhí)行速度和數(shù)據(jù)運算速度 。 ? 指令級流水線 是把一條指令的執(zhí)行過程分成 多個子過程 ，由各個部件進行 輪流處理 后完成執(zhí)行過程。 ? 指令的流水線在高性能的微處理器中被普遍采用。 – 每個流水段完成指令執(zhí)行的一個操作步驟。 – 流水線中的每個 流水段 構(gòu)成流水線的一級。 – 單位時間內(nèi)流水線能處理的任務數(shù)量 – 與流水的 節(jié)拍時間 （流水周期）有關。 指令流水節(jié)拍 ：是指令從一個流水段進入下一個流水段的間隔時間，又稱為 流水周期 2. 加速比 – 流水方式的工作速度與等效的順序工作方式時間的比值 流水線的性能 下午 4時 35分 16/60 時空圖 根據(jù)流水段來畫 5級流水線在執(zhí)行 8條指令時 ： 圖 8 1 流水線的時空圖例子 時間 段號 WB M EM EX ID IF 8 8 8 8 8 7 7 7 7 7 6 6 6 6 6 5 5 5 5 5 4 4 4 4 4 3 3 3 3 3 2 1 2 2 2 2 1 1 1 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 建立時間： 從 第一條指令 進入流水線到離開流水線的時間。 無流水時： 5個時間節(jié)拍處理 1條指令。 – 指令流水通過指令之間的 重疊 來 提高吞吐率 。 – 在宏觀上 提高了處理速率。 2. 數(shù)據(jù)相關 :流水線中指令之間的數(shù)據(jù)依賴關 – 流水執(zhí)行的 多條指令訪問 相同 的數(shù)據(jù) ，使得相關的指令不能并行地執(zhí)行； – RAW(寫后讀 )、 WAR(讀后寫 )、 WAW(寫后寫 )。 指令流水線的相關性 下午 4時 35分 20/60 Wb Wb Wb Wb Ex Ex 1 Ex 1 Ex ID ID ID ID IF IF IF IF 流水周期 流水周期 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 ( b) 當執(zhí)行部件可流水，無資源相關 ( a) 當執(zhí)行部件不可流水，資源相關 2 1 1 addd $4,$ 5,$6 addd $4,$ 5,$6 addd $1,$ 2,$3 addd $1,$ 2 ,$3 Ex 2 Ex 2 Addd: 雙精度加法指令 F2: 浮點數(shù)寄存器 指令流水線的資源相關 下午 4時 35分 21/60 寫后讀（ RAW） W W M M Ex Ex Id Id IF IF 流水周期 6 5 4 3 2 1 an d $1 2, $2 ,$ 5 sub $ 2, $1 ,$ 3 指令流水線的資源相關 下午 4時 35分 22/60 停頓 （硬件措施） 編譯檢測 （軟件措施） 相關專用通路 （硬件措施） 消除數(shù)據(jù)相關影響的方法 下午 4時 35分 23/60 ? 流水線的停頓： 停頓 N個節(jié)拍 W W M M Ex Ex Id Id IF IF 流水周期 6 5 4 3 2 1 an d $4 ,$ 2, $5 lw $ 2, 20 ($1 ) 解決數(shù)據(jù)相關性的方法 下午 4時 35分 24/60 編譯檢測： 加入空操作（ NOP） W W W W M M M M Ex Ex Ex Ex Id Id Id Id IF IF IF IF 流水周期 6 5 4 3 2 1 an d $1 2, $2 ,$ 5 nop nop sub $ 2, $1 ,$ 3 解決數(shù)據(jù)相關性的方法 下午 4時 35分 25/60 相關專用通道 – 在 ALU的輸出端到它的輸入端之間 設置一條數(shù)據(jù)線路 ，使得 RAW相關時， 上一條指令的結(jié)果能直接送到ALU的輸入端 。 WWWWMMMMExExExExIdIdI
教學課件相關推薦
鄂ICP備17016276號-1