高階計算機系統結構 第五章 重疊 流水和向量處理機

2021-10-23 20:54:39 字數 1586 閱讀 2539

知識要點:

1、重疊和流水。

2、流水線的分類。相關及其解決方案。

3、流水線的指標引數及其計算。流水線時空圖。非線性流水線排程方案。(重點)

4、向量流水線,向量指令鏈結。

5、超標量、超流水線、超長指令字流水處理機

重疊解釋方式:

1、一條指令的幾個過程段

1)取指令:根據pc(指令計數器)從m(儲存器)取出指令送到ir(指令暫存器)

2)解碼分析:譯出指令的操作性質,準備好所需資料

3)執行:將準備好的數按譯出性質進行處理,主要涉及alu(算術邏輯運算部件)

2、對指令執行的幾種方式

2)僅兩條指令重疊:第i條指令的執行與第i+1條的取指重疊。

3)三條指令重疊:第i條指令的執行與第i+1條的解碼及i+2條的取指重疊

重疊解釋並不能加快一條指令的實現,但能加快一段程式的解釋。

2、重疊方式中所需時間表示式及所需時間計算

1)條件:設一條指令分為三個過程段,各過程段分別用t取、t譯、t執表示

2)上述三種執行方式所需時間表示式

順序執行: k*(t取+t譯+t執)

兩條重疊:t取+k*t譯+(k-1)*max(t取,t執)+t執

三條重疊:t取+max(t譯,t取)+(k-2)*max(t取,t譯,t執)+max(t執, t譯)+t執

3、流水方式

流水方式的出現源於重疊方式的兩種等待

1)等待解碼

2)等待執行

流水線的分類:

1)按各過程段用時是否全等劃分

均勻流水線:各過程段用時全等

非均勻流水線:各過程段用時不全等

2)按處理的資料型別劃分

標量流水線:用於對標量資料進行流水處理

向量流水線:用於對向量資料進行流水處理

3)按流水線的規模劃分

操作流水線:如將一條指令劃分為多個過程段進行流水處理。規模最小

指令流水線:以指令為單位進行處理,用於多程序、多工。規模較大

巨集流水線:以程式的邏輯功能段為單位進行流水處理。規模最大

4)按流水線上各過程部件之間的連線方式劃分

固定流水線:各過程段之間固定連線,不能重新構成其它流水線---單功能流水線

半動態流水線:各過程段之間可重新連線,但不同時刻只能重構成一種不同的流水線。

動態流水線:各過程段之間可重新連線,不同時刻可重構成多種流水線

5)按部件在同一時刻送出支路數多少來分

一維流水線:在同一時刻,部件只能向乙個地方傳送結果

陣列流水線:在同一時刻,部件可同時向多個地方傳送結果

流水線相關的計算... ch5-1

向量鏈結特性

2、向量指令之間的幾種情況

1)既不相關,又無衝突

不能鏈結,但可以並行執行(執行時間以最長向量指令時間為準)

2) 條條指令相關,且無衝突

可順利鏈結

4)條條指令相關,且無衝突

ch5-1後面的計算題很重要....

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