《计算机系统结构》04流水线结构.pptxVIP

;;4.1 流水线结构原理;4.1 流水线结构原理;4.1.1 重叠方式;如何加快指令的解释过程是计算机组成设计的基本任务。除了采用高速部件外，一次重叠，先行控制和流水等控制方式是常用的，意在提高指令的并行性，从而加速指令的解释过程。 控制方式分类： 顺序方式 重叠方式 流水方式 ;1．重叠方式原理 一条指令的执行过程可以分为多个阶段，如： 取指 分析 执行 ;4.1.1 重叠方式;一次重叠执行方式;二次重叠执行方式;2．重叠方式结构 为了在“执行k”的同时，能“分析k+1”和“取指k+2”，就需要有独立的取指令部件、指令分析部件和指令执行部件。它们有各自的控制线路，实现各自的功能。 解决访存冲突。;4.1.2 先行控制;4.1.2 先行控制;4.1.2 先行控制;先行指令栈的作用是后继指令预取，保证指令分析器在顺序取指时能从先行指令栈内取到。 先行指令栈是主存与指令分析器之间的一个缓冲部件，用于平滑主存和指令分析器之间的工作。当指令分析器分析某条指令用时较长时，或者主存空闲时，可多取几条指令存入先行指令栈，以作备取。 ;先行读数栈由一组先行地址缓冲寄存器、先行操作数缓冲寄存器和相应的控制逻辑组成。 每当地址缓冲寄存器接到有效地址后，控制逻辑主动向控存发取数请求信号，读出的数据送到先行数据缓冲寄存器内。先行读数栈以先进先出的方式工作。运算器直接从其读取数据操作，不向主存取数。所以，先行读数栈是主存和运算器间的缓冲部件。 先行读数栈内的数据对运算器内正在执行的指令而言是属于后继指令执行所需的数据，故称“先行”;指令分析器与运算器之间的缓冲部件是先行操作栈。 有一组操作命令缓冲寄存器及相应控制逻辑组成。指令分析器预处理完一条指令，将相应操作命令送入先行操作栈，指令分析器继续对后继指令进行预处理。而运算器通过运控从栈内按顺序逐个取出操作命令执行。 先行操作栈内命令对于运算器内正在执行的命令而言是“先行”的。 ;对于“写数”命令，则需将有效地址送入后行写数栈中的后行地址缓冲器。 后行写数栈由一组后行地址缓冲寄存器、后行写数缓冲寄存器，及相???控制逻辑组成。每当接到运算器送来的要写入主存的数据，由控制逻辑自动向主存发写数请求信号，完成存数的操作。它是运算器和主存间的缓冲部件。 由于后行写数栈中写回的数据，对于运算器中正在执行的命令而言，是先前命令“滞后”写回的数据，故叫后行写数栈。 ;先行控制实际上是缓冲技术和预处理技术相结合的产物。 通过对指令流和数据流的先行控制，可以使指令分析部件和执行部件同时处理两条不相邻的指令。 通常把先行指令栈、后行读数栈、先行操作栈和后行写数栈统称为先行控制器。 ;4.1.3 流水线技术;4.1.3 流水线技术;4.1.3 流水线技术;4.1.3 流水线技术;4.1.3 流水线技术;4.1.3 流水线技术;2021/8/15;2021/8/15;4.2 线性流水线性能指标;4.2.1 吞吐率;2021/8/15;4.2.2 加速比;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;时空图;流水线瓶颈的解决;流水线瓶颈的解决;流水线瓶颈的解决;流水线瓶颈的解决;4.3 非线性流水线;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;4.4 流水线相关处理;4.4 流水线相关处理;流水线相关处理;流水线相关处理;流水线相关处理;流水线相关处理;流水线相关处理;;相关专用通路;;流水线相关处理;流水线相关处理;;流水线相关处理;流水线相关处理;流水线相关处理;流水线相关处理;2021/8/15;2021/8/15;4.4.3 流水线中断处理;2021/8/15;4.5 超级流水处理机;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;2021/8/15;感谢聆听