多指令流出技術(shù)ppt課件(更新版)

　　

【正文】 周期啟動一條長指令。 。store result SUBI R1,R1,8 。7 個流水段的訪問存儲器流水線 ( 0 ) (1) (2) (3) (4) (5) (6)IF S W A P I0 I1 AC TB HMAC ： ABOX 計算有效數(shù)據(jù)地址； TB ：查數(shù)據(jù)快表；HM ：寫讀數(shù)緩沖棧，數(shù)據(jù) Cache 命中 / 不命中檢測。如果資源和相關(guān)性允許， IBOX就把兩條指 令同時發(fā)射給 EBOX、 ABOX和 FBOX三個執(zhí)行部件中的兩個。 每個時鐘周期分時發(fā)射 3 條指令的超流水線處理機(jī)的指令執(zhí)行時空圖 1 2 3 4 5 6 I1 IF ID EX WR 時鐘周期 I2 IF ID EX WR I3 IF ID EX WR I4 IF ID EX WR I5 IF ID EX WR I6 IF ID EX WR I7 IF ID EX WR I8 IF ID E X WR 指令 I9 IF ID EX WR 2022年 5月 26日 典型處理機(jī)結(jié)構(gòu) ? MIPS R4000處理機(jī)， 每個時鐘周期包含兩個流水段， 是一種很標(biāo)準(zhǔn)的超流水線處理機(jī)結(jié)構(gòu)。 超標(biāo)量處理機(jī)的指令級并行度： 1＜ ILP＜ m。 目標(biāo)是每個時鐘周期平均執(zhí)行多條指令， ILP的期望值大于 1。 ? 緩沖深度為 4的先行讀數(shù)棧，緩沖深度為 3的后行寫數(shù)棧。 ? 超流水線處理機(jī) ： SGI公司的 MIPS R4000、 R5000、 R10000等。 先進(jìn)的超標(biāo)量處理機(jī)有：定點處理部件 CPU，浮點處理部件 FPU,圖形加速部件 GPU，大量的通用寄存器，兩個一級 Cache。 取指令部件和指令譯碼部件各設(shè)置一套； 只設(shè)置一個多功能操作部件或設(shè)置多個獨(dú)立的操作部件； 操作部件中可以采用流水線結(jié)構(gòu)，也可以不采用流水線結(jié)構(gòu)。 先行指令窗口的大小：一般為 2至 8條指令。 ? 在理想情況下， N條指令在單流水線標(biāo)量處理機(jī)上的執(zhí)行時間為： T(1,1)＝（ k＋ N－ 1） ?t ? 在每個周期發(fā)射 m條指令的超標(biāo)量處理機(jī)上執(zhí)行的時間為： T(m,1)＝（ k＋ ） ?t ? 超標(biāo)量處理機(jī)相對于單流水線標(biāo)量處理機(jī)的加速比為： S(m,1)＝ ? 超標(biāo)量處理機(jī)的加速比的最大值為： S(m,1)MAX＝ m N mm?TT mm k NN m k( , )( , )( )( )1 1111?? ?? ?2022年 5月 26日 超流水線處理機(jī) ? 兩種定義： 在一個周期內(nèi)能夠分時發(fā)射多條指令的處理機(jī) 指令流水線的功能段數(shù)為 8段或超過 8段的流水線處理機(jī) ? 提高處理機(jī)性能的不同方法： 超標(biāo)量處理機(jī)：通過增加硬件資源來提高處理機(jī)性能 超流水線處理機(jī)：通過各部分硬件的重疊工作來提高 處理機(jī)性能。 ? 主要運(yùn)算部件有整數(shù)部件和浮點部件。 在 EBOX內(nèi)還有多條專用數(shù)據(jù)通路，可以把運(yùn)算結(jié)果直接送到執(zhí)行部件。 i=1000。 循環(huán)展開 5次調(diào)度后的代碼 : 2022年 5月 26日 整數(shù)指令 浮點指令 時鐘周期 LOOP: LD F0,0(R1) 1 LD F6,8(R1) 2 LD F10,16(R1) ADDD F4,F0,F2 3 LD F14,24(R1) ADDD F8,F6,F2 4 LD F18,32(R1) ADDD F12,F10,F2 5 SD 0(R1),F4 ADDD F16,F14,F2 6 SD 8(R1),F8 ADDD F20,F18,F2 7 SD16(R1),F12 8 SUBI R1,R1,40 9 SD 24(R1),F16 10 BNEZ R1,LOOP 11 SD 8(R1),F20 12 在 DLX超標(biāo)量流水線上展開并調(diào)度后的代碼 2022年 5月 26日 超長指令字處理機(jī) 超長指令字 VLIW方法的思路是：由編譯程序在編譯時找出指令間潛在的并行性，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)度安排，把多個能并行執(zhí)行的操作組合在一起，成為一條具有多個操作段的超長指令