计算机组成原理 第8章范例.ppt

(1) 断点进栈 (2) 断点存入“ 0 ” 地址 中断隐指令 完成 中断周期 命令存储器写 0 MAR PC MDR (MDR) 存入存储器 三次中断，三个断点都存入 “ 0 ” 地址 4. 多重中断的断点保护 断点 MDR ？ 如何保证断点不丢失？ 中断隐指令 完成 (3) 程序断点存入 “ 0 ” 地址的断点保护 ×××× 0 5 JMP SERVE ×××× SAVE ×××× RETURN STA SAVE … 0 地址内容转存 其他服务内容 SERVE LDA SAVE JMP @ RETURN 存程序断点 5 为向量地址 … 保护现场 恢复现场 间址返回 存放 ACC 内容 转存 0 地址内容 开中断 ENI LDA 0 STA RETURN 置屏蔽字 地 址 内 容 说 明 作业 P370 8.4、 8.11、 8.12 P371 8.17、 8.25、 8.26 QUESTION？ m(m + n -1) Δt = mnΔt 流水线各段处于工作时间的时空区 流水线中各段总的时空区 效率 = mΔt 3 1 2 4 5 3 1 2 4 5 3 1 2 4 5 3 1 2 4 5 … … … … … … … … … … … … n-1 n n-1 n n-1 n n-1 n T时间 S空间 空间 S4 S3 S2 S1 (n-1) Δt 例 假设指令流水线分取指(IF)、译码(ID)、执行(EX)、回写(WR)四个阶段，共有10条指令连续输入此流水线。 1）画出指令周期流程。 IF-ID-EX-WR 2）画出非流水线时空图。 1 2 1 2 1 2 1 2 T时间 S空间 空间 WR EX ID IF 1 2 3 4 5 6 7 8 I1 I2 3）画出流水线时空图。 4）假设时钟周期为100ns,求流水线的实际吞吐率。 10/(100ns×13) ≈0.77×107 条指令/s 5）求该流水线的加速比。 4×10/13 ≈3.08 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 3 1 2 4 5 3 1 2 4 5 3 1 2 4 5 3 1 2 4 5 … … … … … … … … … … … … 9 10 9 10 9 10 9 10 T时间 S空间 空间 WR EX ID IF I10 I9 I8 I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 五、流水线的多发技术 1. 超标量技术 每个时钟周期内可 并发多条独立指令 不能调整 指令的 执行顺序 配置多个功能部件、指令译码电路、寄存器端口和总线 通过编译优化技术，把可并行执行的指令搭配起来 IF ID EX WR 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 时钟 周期 指令序列 2. 超流水线技术 在 一个时钟周期 内 再分段 （ 3 段） 不能调整 指令的 执行顺序 在一个时钟周期内 一个功能部件使用多次（ 3 次） 靠编译程序解决优化问题 流水线速度是原来速度的 3 倍 IF ID EX WR 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 时钟周期 指令序列 3. 超长指令字技术 采用 多个处理部件 具有 多个操作码字段 的 超长指令字（可达几百位） 由编译程序 挖掘 出指令间 潜在 的 并行性， 将 多条 能 并行操作 的指令组合成 一条 IF ID EX WR 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 时钟周期 指令序列 六、流水线结构 1. 指令流水线结构 完成一条指令分 7 段， 每段需一个时钟周期 若 流水线不出现断流 1 个时钟周期出 1 结果 不采用流水技术 7 个时钟周期出