第五章程序的执行-1_4详解.ppt

第五章 程序的执行程序执行和指令执行概述 数据通路基本结构和工作原理流水线方式下指令的执行 ;程序的执行机制;程序及指令的执行过程 ;程序及指令的执行过程;机器指令的执行过程 ;机器指令的执行过程;回顾：冯.诺依曼结构模型机;程序的执行机制;数据通路的位置;数据通路的基本结构;操作元件：组合逻辑电路;操作元件：组合逻辑电路;操作元件：组合逻辑电路;操作元件：组合逻辑电路;状态元件：时序逻辑电路;数据通路与时序控制;程序的执行机制;Laundry Example Four loads of clothes to wash, dry, and fold wash takes 30 minutes dry takes 40 minutes fold takes 20 minutes;Sequential Laundry（串行方式）;Pipelined Laundry: (Start work ASAP);指令流水线的基本概念;单周期数据通路中指令的执行;流水线数据通路中指令的执行;流水线指令集的设计;按指令格式的复杂度来分;复杂指令集计算机CISC;RISC设计风格的主要特点;指令流水线的实现;指令流水线的执行举例;指令流水线的执行举例; Hazards：指流水线遇到无法正确执行后续指令或执行了不该执行的指令 结构冒险 (hardware resource conflicts，硬件资源冲突): 现象：同一个部件同时被不同指令所使用 一个部件每条指令只能使用1次，且只能在特定周期使用 设置多个部件，以避免冲突。如指令存储器IM 和数据存储器DM分开 数据冒险 (data dependencies，数据相关): 现象：后面指令用到前面指令结果数据时，前面指令的结果还没产生 转发(Forwarding/Bypassing旁路) 或 前半周期读后半周期写 Load-use冒险不能通过转发解决，需阻塞(stall)一个时钟周期 编译程序优化指令顺序 控制 (分支) 冒险 (changes in program flow，改变控制流): 现象：转移或异常改变执行流程，后继指令在目标地址产生前已被取出 采用静态或动态分支预测 编译程序优化指令顺序(分支延迟);以下源程序可生成两种不同的代码，优化的代码可避免Load阻塞 a = b + c; d = e – f; 假定 a, b, c, d ,e, f 在内存;编译器优化以避免阻塞的情况调查;编译器优化指令顺序解决控制冒险;本章小结