系统结构重点.pptx

1.1.1 计算机系统的层次结构;1. 低层机器级对高层机器级的支持 ;1. 发展计算机系统并行性的技术途径 ;3. 计算机系统结构的分类 ;浮点数的机器字的格式为： ;mf;十进制数0.1的16位多种表示方式;浮点数的表数(representation)精度;由于;2.2.1 操作码优化设计 ; 使用哈夫曼算法构造哈夫曼树来进行编码。; 限定使用少数几种码长，频度高的码点用短码表示，频度较低的码点用长码表示。特别需要指出的是，任何短码都不能是任何长码的前缀，即任何短码都不能是任何长码的前若干位，否则会造成解码的不惟一性。因此，需要留下若干个短码作为长码的扩展标志，以便长码在扩展编码时使用。 ;2. 操作码优化编码的评价方法 ; 也可以用位冗余量来衡量编码优化的程度，位冗余量为 ： ;3.2.2 线性流水线的性能计算;;流水线的实际吞吐率为： ;最大吞吐率与实际吞叶率的关系是：;（2）各段执行时间不等的吞吐率 ; 消除流水线的瓶颈段，以提高流水线吞吐率的方法有两种：;2. 加速比 ;实际加速比为 : ;（2）各段执行时间不等的加速比;3. 效 率 ;（1）各段执行时间相等的效率;（2）各段执行时间不等的效率 ;【例3.4】 ;表3.1 5段单功能非线性流水线的一种预约表 ;解 按下述步骤先求出最优调度策略，然后求实际吞吐率、加速比和效率。 ① 由预约表得出禁止表F，禁止表是后续对象禁止流入流水线的时间间隔的集合。 由表3.1给出的预约表可见，一个对象在1 使用段S1后，在9 将再次使用段S1。为避免后续对象同该对象发生争用段S1的冲突，后续对象禁止流入的时间间隔为9 -1 =8 。 同样，为避免争用段S2的禁止时间间隔为 ；为避免争用段S3的禁止时间间隔为 、 、 ；为避免争用S4的禁止时间间隔为 ；为避免争用S5的禁止时间间隔为 。 由此，可得出禁止表F={8,4,3,1}。 ② 由禁止表得出初始冲突向量 C0= 。;③ 由初始冲突向量得出状态有向图。 ;C1有2个后继状态： C5=SHR(5)(C1) ∨ C0==C0 C6=SHR(7)(C1) ∨ C0==C0;;④ 表3.2 图状态有向图的调度策略 ;⑤ 计算最优调度策略的流水线吞吐率、加速比和效率。 最优调度策略（2,5）的平均时间间隔为3.5 ，可得出最优调度策略的流水线最大吞吐率为： TPmax=1/3.5 =0.286/ 按最优调度策略流水处理8个对象所需时间为 ;可得出按最优调度策略流水处理n=8个对象时，流水线的实际吞吐率、加速比和效率分别为 ;【例3.6】 ; 解 （1）因为处理对象的预约表相同，所以，流水线的最优调度策略即例3.4中求得的最优调度策略(2,5)。 流水线的最大吞吐率就是最优调度策略的最大吞吐率，有TPmax=1/3.5 。 ;由表3.1给出的预约表可见，一个处理对象在流水线中被流水线5个段实际处理的时间之和为(2+2+3+2+2) =11 ，所以，流水线5个段处理6个对象的实际处理时间之和为6×11 =66 。流水线5个段共被占用的时间之和为5×25 =125 。因此，流水线的效率为 ;;由时空图得出流水线的实际吞吐率、加速比和效率分别为： ;3.4 流水线的相关问题与相关处理 ;3.4.1 局部相关及处理 ;3.4.2 全局相关及处理 ;假设在一般程序中条件转移指令所占比例为p，转移成功的概率为q，那么，对于一个由n条指令组成的程序在执行过程中，由于条件转移需要额外增加的执行时间就是pqn(k-1) 。包括条件转移指令在内的n条指令的总的执行时间是 可得出有条件转移影响的流水线的吞吐率为 ;当 时，有条件转移影响的流水线的最大吞吐率为 由于条件转移指令的影响，流水线吞吐率下降百分比为 ;由于条件转移指令对流水线的性能影响很大，必须采取措施来减小这种影响。可以采取的措施主要有以下几种。 （1）延迟转移技术 （2）静态转移预测技术 （3）动态转移预测技术 （4）提前形成条件码 ;2. 中断处理 在顺序处理方式中，CPU