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計算機組成原理第八章(編輯修改稿)

2025-10-22 20:06 本頁面

　

【文章內容簡介】影響流水線效率 (1) 控制相關 WO EI FO CO DI WO EI FO DI FI FI DI FI CO FI FO CO DI FI WO EI FO CO DI FI DI FO EI WO EI FO CO FI DI CO WO DI FI CO FI 指令 1 指令 2 指令 3 指令 4 指令 5 指令 6 指令 7 指令 15 指令 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 轉移損失 t 設指令 3 是轉移指令 BNE 指令必須等 CPX 指令的結果才能判斷出是轉移還是順序執行 LDA 0 LDX 0 INX CPX N BNE M DIV N STA ANS ADD X, D M (2) 數據相關幾條相近的指令間，共用同一存儲單元或同一寄存器時，會出現數據相關 ADD R1， R2 如： SUB R1， R3 采用旁路技術解決辦法寄存器組鎖存器鎖存器 ALU 四、流水線的多發技術 1. 超標量技術 ? 每個時鐘周期內可并發多條獨立指令 ? 不能調整指令的執行順序配置多個功能部件通過編譯優化技術，把可并行執行的指令搭配起來 IF ID EX WR 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 t 2. 超流水技術 ? 在一個時鐘周期內再分段（ 3 段） ? 不能調整指令的執行順序在一個時鐘周期內一個功能部件使用多次（ 3 次）靠編譯程序解決優化問題流水線速度是原來速度的 3 倍 IF ID EX WR 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 t 3. 超長指令字 ? 采用多個處理部件具有多個操作碼字段的超長指令字（可達幾百位） ? 由編譯程序挖掘出指令間潛在的并行性，將多條能并行操作的指令組合成一條 IF ID EX WR 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 t 五、流水線結構 1. 指令流水線結構完成一條指令分 7 段，每段需一個時鐘周期若流水線不出現斷流 1 個時鐘周期出 1 結果不采用流水技術 7 個時鐘周期出 1 結果理想情況下， 7 級流水的速度是不采用流水技術的 7 倍地址形成部件指令譯碼部件取操作數部件取指令部件操作執行部件回寫結果部件修改指令指針部件鎖存鎖存鎖存鎖存鎖存鎖存 2. 運算流水線完成浮點加減運算可分對階、尾數求和、規格化三段分段原則每段操作時間盡量一致鎖存器對階功能部件第一段尾數加部件鎖存器第二段規格化部件鎖存器第三段中斷系統一、概述 1. 引起中斷的各種因素 (1) 人為設置的中斷 (2) 程序性事故如轉管指令溢出、操作碼不能識別、除法非法 (5) 外部事件 (4) I/O 設備 (

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