流水線中的相關(guān)(已改無錯字)
2022-08-16 22:04:06 本頁面
【正文】 一旦檢測到分支指令 (在 ID段 )，就暫停 執(zhí)行其后的指令，直到分支指令到達 MEM段， 確定出新的 PC值為止。 2. 處理分支指令最簡單的方法 流水線中的相關(guān) 在 DLX流水線中，分支轉(zhuǎn)移成功導(dǎo)致 暫停 3個 時鐘周期 。 若分支指令的頻度為 30％ ， 理想 CPI＝ 1， 則 實際 CPI＝ 1＋ 30％ 3≈2 41／ 63 3. 減少分支開銷的兩種途徑 ◆ 在流水線中盡早判斷分支轉(zhuǎn)移是否成功； ◆ 轉(zhuǎn)移成功時，盡早計算出轉(zhuǎn)移目標(biāo)地址。 兩者應(yīng)同時采用，缺一不可。 對于 DLX作如下改進 : (1) 把 “ ＝ 0？ ” 測試移至 ID段； 流水線中的相關(guān) 43／ 63 (2) 在 ID段增設(shè)一個加法器，這樣可以把分支 開銷減少一拍。 改進后流水線的分支操作 （表 ） 流水線中的相關(guān) 流 水 段 分 支 指 令 操 作 IF ID EX IF/ ← Mem[PC]。 IF/,PC ← (if ID/ {ID/} else {PC+4})。 ID/ ← Regs[IF/..10]。 ID/ ← Regs[IF/..15]。 ID/ ← IF/ + (IR16)16IR16..31。 ID/ ← IF/。 ID/ ← (Regs[IF/..10] op 0。 ID/ ← (IR16)16IR16..31。 MEM WB 表 改進后流水線的分支操作 (動畫演示 ) (動畫演示 ) 45／ 63 二、程序中分支的行為特點 1. 各種能改變 PC值的指令的執(zhí)行頻度 （ SPEC基準(zhǔn)程序， DLX上執(zhí)行） ◆ 條件分支 整數(shù)程序： 14％～ 15％ 浮點程序： 3％～ 12％ 向前分支與向后分支的比： 3∶1 ◆ 無條件分支 絕大多數(shù)： ≤ 4％ 流水線中的相關(guān) 47／ 63 2． 條件分支轉(zhuǎn)移成功的概率 ◆ 平均值 整數(shù)程序 向前： 13％ 無條件： 4％ 向后： 3％ 浮點程序 向前： 7％ 無條件： 1％ 向右： 3％ 所有條件分支： 67％ 向前： 60％ 向后： 85％ （向后分支一般形成循環(huán)） 流水線中的相關(guān) 48／ 63 流水線中的相關(guān) 49／ 63 三、減少流水線分支損失的方法 （４種簡單的靜態(tài)方法，編譯時預(yù)測） 1. “凍結(jié) ” 或 “ 排空 ” 流水線 在流水線中停住或刪除分支后的指令， 直到知道轉(zhuǎn)移目標(biāo)地址。 優(yōu)點： 簡單。 2．預(yù)測分支失敗 ◆ 流水線繼續(xù)照常流動，就像沒發(fā)生什么似的。 流水線中的相關(guān) 50／ 63 ◆ 在知道分支結(jié)果之前，分支指令后的指令不 能改變機器狀態(tài)，或者改變了之后能夠回退。 ◆ 若分支失敗，則照常執(zhí)行；否則，從轉(zhuǎn)移目 標(biāo)處開始取指令執(zhí)行。 DLX流水線的處理過程 流水線中的相關(guān) 52／ 63 3. 預(yù)測分支成
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