流水线处理技术课件.ppt

比較:N=40.267N=100.303N=1000.3340%45%49%1.61.81.98nspTp(1/△t)n=4,m=4說明:NM流水性能才發揮得更好下午8時59分*例2.以浮點加法運算為例（四段流水線）各段時間相等，如何求吞吐率、效率。求Z=A+B+C+D+E+F+G+H，TP、η、Sp注意有相關時間空間Z=A+B+C+D+E+F+G+H1234567TP=7/15△t,η=7*4/(15*4)=7/15解：Sp=4*7/15=28/15=1.871111222233334444555566667777下午8時59分*例3.ASC電腦功能算術運算流水線各段時間相等，6次浮點加、5次定點乘的吞吐率,效率,加速比M=8,N=11.分析：T加=6+(6-1)*1=11(△t)T乘=4+(5-1)*1=8(△t)則TP=11/(11+8)△t=11/19△tSp=56△t/19△t=2.94η=(6*6+5*4)△t/(19*8△t)=6/52=7/1912345612345612345612345612345867123456123456時間浮加定點乘一二三四五一二三四五一二三四五一二三四五下午8時59分*1.分段時間△t儘量小、儘量一致，TP=1/△t，則TP越大；若m太多，則處理時間長，鎖存器越多。2.△t選取,各級微操作需邏輯級門,每個門的延時加走線延時再加3%冗餘量.3.緩衝深度影響.（緩衝器個數）4.非線性流水的合理控制5.2.5流水的控制和設計

一、時序和緩沖二.相關處理定義：相近指令出現某種關聯使不能同時執行。資源相關數據相關控制相關下午8時59分*1.資源相關資源相關是指當有多條指令進入流水線後在同一機器週期內爭用同一功能部件所發生的衝突例1：兩條指令同時要用一個加法器ALULOAD/STOREIF取指取指ID解碼、讀寄存器堆解碼、讀寄存器堆EX執行計算訪存有效地址MEM-訪存（讀或寫）WB結果寫回寄存器堆將讀出的數據寫入寄存器堆指令流水段不同類型指令中各流水段進行的操作下午8時59分*兩條指令同時訪存造成資源相關MEMEXIDIF指令i+4WBMEMEXIDIF指令i+3WBMEMEXIDIF指令i+2WBMEMEXIDIF指令i+1WBMEMEXIDIFLoad指令87654321時鐘指令衝突取指解碼執行訪存寫回例2：下午8時59分*EXIDIF指令i+4MEMEXIDIF停頓指令i+3WBMEMEXIDIF指令i+2WBMEMEXIDIF指令i+1WBMEMEXIDIFLoad指令87654321時鐘指令9WBMEM使i+3指令停頓一拍進入流水線，以解決訪存相關或重複設置一個記憶體解決方法：下午8時59分*例：有i和j兩條指令，i指令在前，j指令在後，則三種不同類型的數據相關的含義為：RAW讀寫(先寫後讀)-指令j試圖在指令i寫入寄存器前就讀出該寄存器內容，這樣，指令j就會錯誤地讀出該寄存器舊的內容。（改用相關）i:R1+R2-R3j:R3*R4-R5WAR寫讀(先讀後寫)-指令j試圖在指令i讀出寄存器之前就寫入該寄存器，這樣，指令i就錯誤地讀得該寄存器新的內容。（用改相關）i:R3*R4-R5j:R1+R2-R3WAW寫寫(先寫後寫)-指令j試圖在指令i寫寄存器之前就寫入該寄存器，這樣，兩次寫的先後次序被顛倒，就會錯誤地使由指令i寫入的值成為該寄存器內容。（改改相關）i:R1*R2-R3j:R4+R5-R32.數據相關順序流動不按順序流動不按順序流動下午8時59分*例1：如果流水線要執行以下的兩條