流水线设计_设计/艺术_人文社会科学_专业材料。流水线目录处理器性能参数2 3 4流水线定义流水线目录处理器性能参数2 3 4流水线定义流水线设计高级流水线处理器性能参数流水线目录处理器性能参数2 3 4流水线定义流水线目录处理器性能参数2 3 4流水线定义流水线设计高级流水线处理器性能参数主频率外部倍频系数主频率=外部频率* 乘法系数处理器性能参数前端总线频率制造过程高速缓存指令集流水线目录处理器性能参数2 3 4流水线定义流水线设计高级流水线定义流水线定义流水线定义流水线Ifetch从指令存储器提取指令2 3 4 5 Reg/Dec:操作数提取和解码，寄存器提取和指令解码，Exec:计算存储器地址，Mem:存储器访问，从数据存储器读取数据，Wr:将数据写回寄存器文件，流水线定义， 假设所有指令都是完全独立的，理想的流水线技术无助于减少单个任务的处理延迟，但有助于提高整体工作负载的吞吐量。 两个不同的任务同时运行，使用不同源3的流水线的速度受到最慢的流水线的执行时间的限制。如果流水线段的执行时间不平衡，那么加速比就会降低。5.开始填充管道的时间和排空管道的时间将会减少。加速比6。相关性会导致流水线目录处理器的性能参数。2.3.4.管道定义。管道设计。高级管道阶段。与管道分配相关的问题。管道阶段。选择大型管道级的优势。每个阶段的逻辑路径越短。时钟周期越快，处理器的性能就越高。选择流水线级的缺点是1、。指令流中断造成的延迟将增加2、。传输延迟会变大。在3、之间会有一个固定的闩锁开销。闩锁硬件开销也将逐渐增加。选择nmax L(k？1)？T L:逻辑路径长度t:锁存开销时间k:连续执行指令数nmax:最佳流水线长度流水线级选择根据功能划分优势降低t值性能价格目标流水线级分配R L R时钟R L/2 R L/2 R时钟流水线级分配：流水线级相互独立，可以减少中间信号。降低中间锁存器开销的缺点：在完全平衡的流水线中，很难完成每个流水线级的操作。通过管道阶段分配原则1划分的子功能管道的功能等同于原始功能原则2 3 4。前一子功能流水线级的输出是下一子功能流水线级的输入。每个子功能流水线级之间只有输入输出的连接。在没有任何其他内部连接原理的情况下，每个子功能流水线级的功能实现都可以通过硬件来完成。原则5:每个子功能流水线阶段的执行时间通常相等。管道相关问题。管道关联会造成管道中断，影响整个管道的效率。流水线相关：指相邻指令之间的关系，存在流水线不能同时操作的现象。与管道相关的问题。与资源相关的局部性与数据相关的全局相关的索引传输。与管道破裂相关的问题。资源与在同一机器时钟周期内竞争相同功能组件的影响有关

突如其来的解决方案：(1)将取指令操作延迟一小时(2)增加一个内存分别存储指令和数据(3)使用双端口内存流水线，流水线相关问题的数据与程序有关，一条指令的执行只能在前一条指令执行完之后才能进行(R2)？(R3)？R1的例子：R1、R2、R3；添加R4、R1、R5；(R1)？(R5)？R4时钟指令1 2 3 4执行取数解决方案：延迟ADD指令的取数操作使用数据旁路(内部转发)技术，直接将结果发送给下一条指令。与索引传输相关的问题是由条件传输指令引起的。解决方法：延迟转移法：增加空操作，等待转移条件形成猜测法：针对指令预取流水线相关问题，选择发生概率较高的分支。中断引起的中断传输。解决方案：中断处理的目的不是如何缩短中断时间，而是如何处理断点站点和中断后的恢复问题。与管道相关的问题不准确。无论指令的哪一段有中断应用，当时没有进入流水线的后续指令都不允许重新进入，但是已经在流水线中的指令可以一直流动，直到被执行，然后转移到中断处理程序。例：输入输出设备应用的中断流水线相关问题精确断点法使用备份寄存器保存进入流水线的每条指令的字段状态。因此，不管进入流水线的指令的任何段中的中断请求如何，断点都是准确的。举例：错误执行的中断1目录处理器性能参数2 3 4流水线定义流水线设计高级流水线标量流水线超标量流水线超标量流水线流水流水线超标量流水意味着每个时钟周期向流水线发送多条指令，多条结果可以流出流水线。超流水线超流水线将正常完成一条指令的流水线段细分为多个流水线段。以这种方式，可以在原始时钟周期的几分之一的时间间隔发送指令，并且从水管中取出结果。解码执行被写回0 1 2 3 4 5 6 7 8 9次(以基本周期表示)。指令序列周期时间(a)通用标量流水线指令序列周期时间(b)超标量流水线指令序列周期时间(c)标量超标量流水线指令序列周期时间(d)超标量流水线图8-9四种标量流水线技术的时空图(阴影框表示指令执行阶段)