高级计算机体系结构第2章3.pptx

1 2、集中式动态调度(记分牌算法)技术 *总体结构： *调度原理：使用记录控制器集中记录各功能部件、流水线中各指令、源和目的REG的状态(记分牌)，然后进行统一调度 *记录控制器工作原理： 记录功能—检测并记录功能部件的使用冲突； 检测并记录REG的RAW、WAR、WAW数据相关 控制功能—根据记录的状态，控制指令流水(有冲突的指令推后进入功能部件，有相关的指令进入后推后执行) 2 3、分布式动态调度(Tomasulo算法)技术 *实现原理：将状态记录与控制 分散到各个功能部件中 *关键技术：寄存器重命名、动态存储器地址判别技术 转54页 (1)结构与组织 有分布式指令窗口(含状态记录)、分布式控制机构2个方面 *分布式指令窗口的组织：--指令信息记录方法 组成—有保留站、取数缓冲器、存数缓冲器3种 功能—均可保存多条指令(操作) 回下页 3 转上页 回下页 *指令状态表示的组织：--指令操作的状态表示 指令功能的分布式表示— ①指令功能表示为部件操作＋数据传递操作 ②传递操作表示为数据来源部件与数据接收部件的关联 ③各部件记录自身的操作需求及数据来源部件编号 数据来源部件—指产生源操作数的部件，有FLB/RS 4 站号 名称 FLB状态表 有效 地址 0001 FLB1 0→1 A1 0010 FLB2 0 * … … 名称 FLR状态表 忙 来源 数据 F0 0→1 0001 ? F1 0 * 25H F2 0→1 1010 ？ … 站号 保留站RS状态表 有效 操作 S1来源 S1值 S2来源 S2值 1010 0→1 ADD 0000 25H 0000 05H 1011 0 1000 0 名称 SDB状态表 有效 来源 地址 数据 SDB1 0→1 0000 A2 25H SDB2 0→1 1010 A3 ？ … 注：来源=0000表示数据有效 指令串例: F0=[A1] [A2]=F1 F2=F1+5 [A3]=F2 转上页 回下页 数据传递操作表示的组织— 数据来源部件：FLB/RS，每行标有站号(从1编号) 数据接收部件：RS/SDB/FLR，每行设立站号项 指令(操作)状态表示的组织— 各部件的状态表记录与之相关的所有操作需求， 状态表中用“忙”位或“有效”位记录操作需求已/未完成 5 *分布式控制机构的组织：--指令操作控制方法 ①译码时，控制器转化指令操作→部件操作＋数据传递， 并保存操作需求及传递关系到各指令窗口 *指令窗口间数据通路的组织：--数据传递操作实现方法 采用公共数据总线CDB为宜(便于RAW冒险的转发法实现) ②各部件查询自身状态表中所有操作需求的数据状态， 各部件自行控制数据已就绪操作的执行 转上页 回下页 6 转上页 回下页 回64页 7 (2)动态调度原理 *REG的RAW冒险检测及处理： --指令译码时控制器实现 冒险存在条件—指令源操作数(REG)的忙位=1时 RAW冒险处理—取REG的站号项到当前指令相应部件中 └→直接取源头数据(REG重命名) └→从CDB接收(转发法) 指令串 I1：F1=F0+5 I2：F2=F1+F0 I3：F0=F3+F4 名称 FLR状态表 忙 来源 数据 F0 0 * 25H F1 0 F2 0 站号 保留站RS状态表 有效 操作 S1站号 S1值 S2站号 S2值 1010 0 1011 0 RAW冒险的消除—CDB上数据有效时(FLB数据到达或EX结束)， 各部件控制(站号相同时)接收数据并修改状态 1010 1→0 ADD 0000 25H 0000 05H 1011 1 ADD 0000 2AH 0000 25H F1 1→0 1010 2AH F2 1 1011 ？ 转上页 回下页 回64页 8 *REG的WAR冒险处理： --指令译码时控制器实现 冒险存在条件—指令源操作数存在时 WAR冒险处理— 源操作数REG的状态 忙位=0时 忙位=1时 当前指令相应部件 所