理想流水线一般指流水线中不存在冲突或冒险(Hazzard)问题、不存在资源冲突,且进入流水线的指令相互之间不存在依赖关系或相关关系。
单周期数据通路改造为三级流水
通过修改单周期CPU的数据通路,可以实现简易流水线CPU的设计。
以下以图2-1所示的单周期CPU为例,介绍如何将单周期CPU改造成“取指-译码-执行”的三级理想流水CPU。
图2-1 单周期CPU数据通路示例
STEP1:分割单周期CPU数据通路
第一步,根据目标流水线的阶段构成,分割单周期CPU的数据通路,并在分割处加入流水线段寄存器,将各阶段之间的接口信号缓存起来,如图2-2所示。
图2-2 分割单周期CPU数据通路
STEP2:修改PC逻辑
第二