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文档简介
1、管道冲突及其解决方案的分析,目录,1,管道的概念,2,管道的分类,3,经典的5段管道,4,指令相关性,5,管道冲突及其解决方案,1,管道的概念,管道:一个重复的过程分为几个子过程,每个子过程由特殊的功能组件实现。在时间上错开多个处理过程,并依次通过每个功能段,以便每个子过程可以与其他子过程并行执行。(1)根据装配线完成的功能,(1)根据单功能装配线,(2)根据装配线中是否有反馈回路,(1)根据是否有线性装配线,(2)根据非线性装配线的分类,(3)根据任务的流入和流出顺序是否相同,(1)根据装配线的顺序,(2)根据装配线的顺序, (4)根据装配线级别,(1)根据组件级别装配线,(2)根据处理器级
2、别装配线,(3)根据inter- 3。 经典的5级流水线,输入、寄存器、数据管理、寄存器、算术逻辑单元、逻辑单元、输入、输出、MEM、逻辑单元、流水线寄存器,(1)指令提取周期(IF):从存储器中提取指令,并根据计算机指示的地址将它们放入指令寄存器1R,而计算机值加4则指向顺序中的下一条指令。(2)指令解码/读取寄存器周期(ID):解码指令,并使用寄存器编号访问通用寄存器组。(3)执行/有效地址计算周期(EX): AUL对前一周期准备的操作数执行运算或处理。(4)内存访问/分支完成周期(MEM)加载和存储指令加载指令:从内存中读取对应的数据,有效地址在前一个周期计算。存储指令:将指定的数据写入
3、该有效地址指示的存储位置。(2)如果分支指令确定分支在前一个循环中是成功的,则分支指令将传送目标地址发送到个人计算机。(5)回写周期(WB):在此期间,ALU操作指令和加载指令将结果数据写入通用寄存器。(4)指令相关性:两条指令之间有一定的相关性。三种类型:数据关联、名称关联和控制关联(1)数据关联中有两个指令I(前)和j(后)。如果指令j使用由指令I生成的结果,或者指令j与k数据相关,并且k与指令I数据相关,则j被称为与I数据相关。(2)名称关联名称:指指令访问的寄存器或存储单元的名称。名称关联:两条指令使用相同的名称,但是没有数据流,那么它们被称为名称关联。4、指令相关性、(3)控制相关性
4、控制相关性是指由分支指令引起的相关性。它需要根据分支指令的执行结果来确定后续指令是否被执行。一般来说,为了确保程序的正确执行顺序,程序必须严格按照控制关联所确定的顺序执行。5.管道冲突及其解决。流水线冲突意味着对于特定的流水线,由于相关性的存在,指令流中的下一条指令不能在特定的时钟周期内执行。管道冲突有三种类型:结构冲突、数据冲突和控制冲突。(1)结构冲突定义:当硬件资源不能满足指令重叠执行的要求时发生的冲突。解决方案:答:当前一条指令访问内存时,流水线可以被暂停一个时钟,推迟获取下一条指令的操作。暂停期被称为“管道泡沫”b .在流水线处理器中设置相互独立的指令。内存和数据内存,5。流水线冲突和解决,指令停顿表,5。流水线冲突和解决,(2)数据冲突定义:当指令在重叠的流水线中执行时,由于需要使用以前的执行结果而产生的冲突。分类:读写冲突、读写冲突、读写冲突。解决方案:通过定向技术减少数据冲突造成的暂停。(2)设置管道联锁机构。5.管道冲突和解决方案;3.依靠编译器解决数据冲突;5.管道冲突和解决方案;和3。控制冲突定义:管道遇到冲突ca也就是说,一旦
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