系统结构第三章流水线要点.ppt

两个流水级都要访问指令Cache，这两个流水级为一个时钟周期。 3.9 多指令流出技术 指令执行时序 一台并行度ILP为n的超流水线处理机，它在一个时钟周期内能够分时发射n条指令。但这n条指令不是同时发射的，而是每隔1/n个时钟周期发射一条指令。 每个时钟周期分时发射2条指令的超流水线处理机的指令执行时空图如下： 2、与超标量机提高性能的途径不同： 超标量处理机通过重复设置多个“取指令”部件，多个“译码”、“执行”和“写回结果”部件，使其同时工作来提高指令的执行速度，以增加硬件资源为代价来换取处理机性能。 超流水线处理机只需要增加少量硬件，是通过各部分硬件的充分重叠工作来提高处理机性能的。 3.9 多指令流出技术 从流水线的时空图上看，超标量处理机采用的是空间并行性，而超流水线处理机采用的是时间并行性。 3.10 循环展开和指令调度 在编译时多次展开循环体，再对指令序列重新排序，以进一步提高流水线的并行性。 例： LOOP： LD F0，0(R1) //取数 ADDD F4，F0，F2 //相加 SD 0(R1)，F4 //存数 SUB R1，R1，#8 //指针减8 BNEZ R1，LOOP //(R1) ≠0,转移到LOOP 各操作时间不等,为保证流水线正常工作，插入等待周期。 LOOP： LD F0，0(R1) 停顿 ADDD F4，F0，F2 停顿 停顿 SD 0(R1)，F4 SUB R1，R1，#8 BNEZ R1，LOOP 停顿 对该循环体进行调度，执行时间由9个周期缩减为6个周期。 LOOP：LD F0，0(R1) 停顿 ADDD F4，F0，F2 SUB R1，R1，#8 BNEZ R1，LOOP SD 8(R1)，F4 3.10 循环展开和指令调度 展开循环体多次 周期数 LOOP： LD F0，0(R1) 2 ADDD F4，F0，F2 3 SD 0(R1)，F4 1 LD F6，-8(R1) 2 ADDD F8，F6，F2 3 SD -8(R1)，F8 1 LD F10，-16(R1) 2 ADDD F12，F10，F2 3 SD -16(R1)，F12 1 LD F14，-24(R1) 2 ADDD F16，F14，F2 3 SD -24(R1)，F16 1 SUB R1，R1，#32 1 BNEZ R1，LOOP 2 3.10 循环展开和指令调度 完成4个循环体共需27个周期 再重新调度 LOOP：LD F0，0(R1) LD F6，-8(R1) LD F10，-16(R1)