计算机组成原理 第五章 中央处理器 下

1.指令流水线的基本概念

一条指令的执行过程可以分成多个阶段(或过程)。

1.顺序执行方式
2.一次重叠
3.二次重叠
最常考5个阶段

流水线表示方法

时空图:用于分析流水线的性能。
指令总共用时T=部件数+$\frac{指令总数-处理机的度}{处理机的度}\times \Delta t$
单指令流水线时，处理机度为1。

流水线性能指标

1.吞吐率

装入时间：第一个任务从开始到完成的过程
排空时间：最后一个任务开始到完成的过程

2.加速比

3.效率

设备利用率

2.指令流水线的影响因素和分类

1.结构相关(资源冲突)

多条指令同一时刻争用同一个资源。

2.数据相关(数据冲突)

解决办法：
1.硬件阻塞（stall）和软件插入NOP

2.数据旁路
3.编译器调整指令顺序

3.控制相关(控制冲突)

流水线的分类

流水线的多发技术

超标量技术(空分复用技术)

超流水技术(时分复用技术)

3.超长指令字

3.五段式指令流水线

考试常考5种指令：

1.运算类指令

2.load指令

3,store指令

4.条件转移指令

5.无条件转移指令

"WrPC"越早越完成，是为了避免控制冲突。
例题

LOAD指令要在之前的WB指令结束之后才能进行。