§2流水方式.ppt

局部相关与全局相关 如果程序内有一个两路的条件分支操作指令，它把程序分为三个部分B0、B1和B2，在每一个部分内部不再有分支操作指令 在同一个基本块内部的相关成为局部相关（Local Correlation） 对程序执行的过程的影响相对较小，仅影响到相关指令前后的一条或几条指令的执行 在基本块之间相关成为全局相关（Global Correlation） 影响到整个程序的执行方向 数据相关 单条流水线的“先写后读”相关的数据重定向 单条流水线的“写-写”相关的数据重定向 具体分析条件转移指令对流水线性能的影响 对一条有k个功能段的流水线，由于条件转移指令的影响，在最坏情况下，每一次条件转移将造成k-1个时钟周期的“断流” 假设条件转移指令在一般程序中所占的比例为p，转移成功的概率为q，因此，对于一个由n条指令组成的程序，在执行这个程序指令的过程中，由于条件转移需要额外增加的时钟周期数：pqn(k-1)Δt，包括条件转移指令在内的n条指令的总的执行时间为 有条件转移影响的流水线的吞吐率： 当n-∞时，有条件转移影响的流水线的吞吐率： 由于条件转移指令的影响，流水线吞吐率下降的百分比为： 采取的措施 延迟转移技术和指令取消技术 SUN：SPARC，HP：HP-RISC，SGI：MIPS 静态转移预测技术 TI:SuperSPARC 动态转移预测技术 非线性流水线的表示 线性流水线能够用流水线连接图唯一表示 连接图不能用唯一表示非线性流水线的工作流程 一张预约表可能与多个流水线连接图相对应 一个流水线连接图对应与多张预约表 非线性流水线的冲突 非线性流水线的调度 是要找出一个最小的循环周期，按照这个周期向流水线输入新任务。流水线的各个功能段不会发生冲突，而且流水线的吞吐率和效率最高 92 93 94 95 96 97 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 如何根据流水线结构生成预约表？ 如何根据流水线预约表生成流水线结构？ 85 解释F：5拍后，第一条指令到t6拍，第二条指令到t1拍，再过2拍后，第一条指令到t8拍，第二条指令到t3拍，产生功能部件使用冲突。 解释N：最大间隔拍数，非流水线总拍数。 86 解释N：最大间隔拍数，非流水线总拍数。 为何要与C0或？流水线中允许有多条指令， Ci 为多条后的状态，非第一条的状态。 87 通过2张（或3，4，5张）图重叠后拖动，新指令与旧指令在相应位置重叠。 新指令只会与旧指令中新指令相应位置右边的点冲突。 允许指令进入流水线，表示指令从开始进入到流出时均不冲突。 88 89 90 91 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 50 51 52 53 55 56 57 58 59 S1 S2 S3 S4 D1 D1 时间 流水段 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 S1 X1 X2 X1 X3 X2 X1 X4 X3 X2 X5 X4 S2 X1 X2 X1 X3 X2 X4 X3 X5 S3 X1 X2 X1 X3 X2 X4 X3 X5 S4 X1 X2 X3 X4 D1 X1 X2 X3 X4 D2 X1 X2 X3 a.同单功能调度方法，首先生成n个初始冲突矩阵（按在先功能分类）。 调度方案： 0110 1010 1011 0110 MA MB b.再由初始冲突矩阵按后续功能分类按位右移，形成新的冲突矩阵，最终形成状态转换图。 新冲突矩阵形成规则： V’B=（V’x）|MB，V’后续操作为B； V’A=（V’x）|MA，V’后续操作为A。 0110 1010 1011 0110 1011 0111 0111 1111 1111 0111 0111 1010 B1,B3 A4 MA B4 B4 B1 B4 MB B5 A5 A3 B1,B3 A3 A4 A1 A4 c.从闭合回路中找出调度方案（按功能顺序分成几种）。 练习 书中 p191 习题5-11 F={1,3,4,8} C=101011117 5 2 5 7 7 6 5 6 平均延迟=3.5 Tpmax=1/3.5 最佳调度方案(2,5),(5,2)不合适。 Tp=6/25 调度方案 平均延迟（拍） (2,5) 3.5 (2,7) 4.5 (5) 5 (6,5) 5.5 (6) 6 (6,7) 6.5 (7) 7 (5,2) 3.5 (5,