《计算机组成原理与系统结构》课程教学资源（PPT课件讲稿）第9章 流水线处理机及设计

第9章流水线处狸机及设计

第9章 流水线处理机及设计

本章主要内容: 本章讲述以时间重叠为主来提高计算机系统并 行处理能力的流水线处理机。首先,叙述流水 处理的基本原理、流水线的分类和流水线处理 机的主要性能。其后,讨论影响流水性能的各 种相关处理和流水线的调度问题。最后,简要 讲述有关指令级高度并行的超标量、超长指令 字、超流水线处理机的概念。重点要求掌握流 水线处理机的基本原理和流水线的性能分析

本章主要内容： ⚫ 本章讲述以时间重叠为主来提高计算机系统并 行处理能力的流水线处理机。首先，叙述流水 处理的基本原理、流水线的分类和流水线处理 机的主要性能。其后，讨论影响流水性能的各 种相关处理和流水线的调度问题。最后，简要 讲述有关指令级高度并行的超标量、超长指令 字、超流水线处理机的概念。重点要求掌握流 水线处理机的基本原理和流水线的性能分析

9.1先行控制故术 92脆水工作原理 9.3漉水阀性能析 9.4其他结构的高性能处理机

9.1 先行控制技术 9.2 流水线工作原理 9.3 流水线性能分析 9.4 其他结构的高性能处理机

91先行控制技术 91.1重叠控制与先行控制 K|取指 分析执行 K+1 取指 分析 执行 图9-1无重叠执行方式

9.1 先行控制技术 ⚫ 9.1.1 重叠控制与先行控制 K 取指 分析 执行 K+1 取指 分析 执行 图9-1 无重叠执行方式

K取指分析执行 K+1 取指 分析执行 K+2 取指 分析执行 图92一次重叠执行方式

K 取指 分析 执行 取指 分析 执行 取指 分析 执行 K+1 K+2 图9-2 一次重叠执行方式

K 取指分析 执行 K+1 取指分析 执行 K+2取指 分析 执行 图9-3二次重叠执行方式

图9-3 二次重叠执行方式 K 取指 分析 执行 取指 分析 执行 取指 分析 执行 K+1 K+2

9.12先行控制方式中处理机的结构 K分析 执行 K+1分析执行 K+2分析执行 图94先行控制方式中的一次重叠执行方式

9.1.2 先行控制方式中处理机的结构 K 分析 执行 分析 执行 分析 执行 K+1 K+2 图9-4 先行控制方式中的一次重叠执行方式

K分析 执行 K+1 分析 执行 K+2分析团执 K+3分析 执行 图95分析与执行时间不等的一次重叠执行方式

K 分析 执行 K+1 分析 执行 K+2 分析 执行 K+3 分析 执行 图9-5 分析与执行时间不等的一次重叠执行方式

K|分析 执行 K+1 分析 执行 K+2分析 执行 K+3分析 执行 图9-6先行控制方式

K 分析 执行 分析 执行 分析 执行 分析 执行 K+1 K+2 K+3 图9-6 先行控制方式

先行指令缓冲栈指令分析器 主存储器 存储控制器 先行操作栈 先行读数栈 运算控制器 通用寄存器 后行写数栈 运算器 图97米用先行控制方式的处理机结构

图9-7 采用先行控制方式的处理机结构 后 行 写 数 栈 主 存 储 器 存 储 控 制 器 先 行 指 令 缓 冲 栈 先 行 读 数 栈 指 令 分 析 器 先行操作栈 运算控制器 运 算 器 通 用 寄 存 器