东北师范大学：《计算机系统结构》课程电子教案（PPT教学课件）第5章 重叠、流水和向量处理机

第5章重叠、流水和向量处理机 51重叠方式 5.1.1一次重叠 1.指令的解释方式 解释的含义 指令的解释过程 顺序解释 重叠解释及可能性

第5章 重叠、流水和向量处理机 5.1 重叠方式 5.1.1 一次重叠 1.指令的解释方式 ➢ 解释的含义 ➢ 指令的解释过程 ➢ 顺序解释 ➢ 重叠解释及可能性

取指分折。执行,取指,分折执行 (a)顺序解释 取指分析执行 取指分析:1执行1 取指2分析 k+2 执行 k+2 (b)重叠解释的一种方式 图5.2指令的顺序解释与重叠解释

5.1.1一次重叠 2.重叠解释 定义在解释第k条指令的操作完成前, 就可以开始解释第k+1条指令的方法叫做 重叠解释 作用加快程序的执行速度 特征每条指令的解释速度没有加快程序 整体执行速度提高

5.1.1 一次重叠 2. 重叠解释 ➢ 定义 在解释第k条指令的操作完成前, 就可以开始解释第k+1条指令的方法叫做 重叠解释. ➢ 作用 加快程序的执行速度 ➢ 特征 每条指令的解释速度没有加快,程序 整体执行速度提高

对计算机组成的要求 数据与指令分别存储在不同存储区城 多体交叉存储器 FIFo指令缓冲器 指令的执行与分析独立 同步机构 3.一次重叠的控制 条件转移指令的处理 >相关及分类

➢ 对计算机组成的要求 数据与指令分别存储在不同存储区域 多体交叉存储器 FIFO指令缓冲器 指令的执行与分析独立 同步机构 3. 一次重叠的控制 ➢ 条件转移指令的处理 ➢ 相关及分类

结果 分析 执行 当转移不成功时: 分析1执行」 取指 当转移成功且指 令m在指缓中时: 分析 上+ 分析。执行 取指 当转移成功且指 取指 令m不在指缓中时: 取指 分析。执行 图5.4当第k条指令是条件转移时

>相关及分类 定义:由于一段机器语言程序的邻近指令 之间出现了某种关联后为了避免出错 而使得它们不能同时被解释的现象就 称为相关 分类数(据)相关指令相关 数相关产生的原因推关指令同访的操 作数地加同重叠引起 数相关可能产生的问题数据出错 指令相关产生原因指令可以被修改所造成 指令相关可能产生的问题对指令缓冲器的 影响

➢ 相关及分类 定义: 由于一段机器语言程序的邻近指令 之间出现了某种关联后,为了避免出错 而使得它们不能同时被解释的现象就 称为相关. 分类 数(据)相关 指令相关 数相关产生的原因 相关指令间访问的操 作数地址相同 重叠引起 数相关可能产生的问题 数据出错 指令相关产生原因 指令可以被修改所造成 指令相关可能产生的问题 对指令缓冲器的 影响

5.1.2相关的处理 1.指令相关的处理 指令相关发现的难度 >指令相关的根本原因与处理 IBM370的处理 2.主存空间数相关的处理 >主存空间数相关的分析 >主存空间数相关的处理 推后读方法 访存操作的优先级别的确定:写数高于读数

5.1.2 相关的处理 1.指令相关的处理 ➢ 指令相关发现的难度 ➢ 指令相关的根本原因与处理 ➢ IBM 370的处理 2. 主存空间数相关的处理 ➢ 主存空间数相关的分析 ➢ 主存空间数相关的处理 推后读方法 ➢ 访存操作的优先级别的确定：写数高于读数

主存 0711151920 31 执行 D 指令区 X。:B 2 不必修改 0 7815 31 操作码 操作数区 允许修改 或 2431 图5.5IBM370“执行”指令的执行

写入m 分析 执行(写数申请) 分析+(读数申请)执行计 需读m (a)主存数相关的时间关系 写入m 分析 执行:(写数) 分析,+1(读数 推后一个 执行:+1 主存周期 读m (b)由存控推后“分析”的读 图5.6主存数相关的处理

3.通用寄存器组相关的处理 >指令的基本格式 操作码L1 d 操作码L1 >分类通用寄存器组相关 通用寄存器组基址值或变址值相关 通用寄存器组相关 重叠架作用寄存器组的关系 1相关:L 1(k+1)--3(k) L2相关:L 2(k+1)=13(k)

3. 通用寄存器组相关的处理 ➢ 指令的基本格式 ➢ 分类 通用寄存器组相关 通用寄存器组基址值或变址值相关 ➢ 通用寄存器组相关 重叠操作通用寄存器组的时间关系 L1相关： L1（k+1）= L3（k） L2相关： L2（k+1）= L3（k） 操作码 L1 L3 B2 d2 操作码 L1 L3 L2