计算机组成原理022

最新推荐文章于 2023-09-06 11:27:30 发布
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分类专栏： 计算机组成原理
本文探讨了计算机体系结构中流水线设计的关键概念，包括结构冒险、数据冒险和控制冒险。详细解析了不同类型的依赖关系及其如何影响指令吞吐率，并介绍了通过流水线停顿、增加资源或插入NOP操作来解决冒险问题的方法。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

冒险和预测

流水线设计的三大冒险

  • 结构冒险
  • 数据冒险
  • 控制冒险

hazard

冒险拿到了一个提升指令吞吐率的机会

结构冒险

为啥工程师喜欢机械键盘？
全键无冲

高速缓存分成指令缓存和数据缓存

数据冒险

三种不同的依赖关系

先写后读、先读后写、写后再写

数据依赖
反依赖
输出依赖

再等等： 通过流水线停顿解决数据冒险

通过增加资源来解决数据冒险

可以通过等待插入无效的NOP操作的方式来解决冒险问题

计算机组成原理第六章下半章知识总结
m0_67954892的博客
06-30 403
总线的定时：总线数据传送模式：读、写操作:读操作是由从方到主方的数据传送;写操作是由主方到从方的数据传送。一般，主方先以一个总线周期发出命令和从方地址，经过一定的延时再开始数据传送总线周期。为了提高总线利用率，减少延时损失，主方完成寻址总线周期后可让出总线控制权，以使其他主方完成更紧迫的操作。然后再重新竞争总线,完成数据传送总线周期。块传送操作:只需给出块的起始地址，然后对固定块长度的数据一个接一个地读出或写入。对于CPU (主方)存储器（从方）而言的块传送，常称为猝发式传送，其块长一般固定为数据线宽度（存
计算机组成原理第五课,计算机组成原理第五章课件(白中英版).ppt
weixin_29206669的博客
07-15 502
《计算机组成原理第五章课件(白中英版).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机组成原理第五章课件(白中英版).ppt(103页珍藏版)》请在人人文库网上搜索。1、第一章计算机系统概论第二章计算方法和运算符第三章存储系统第四章命令系统第五章中央处理器第六章总线系统第七章外围设备第八章输入输出系统第九章并行组织、目录、计算机配置原理、第五章中央处理器、 5.1 CPU配置和功能5.8流CPU...
深入浅出计算机组成原理：冒险和预测（三）：CPU里的“线程池”（第24讲）...
weixin_30235225的博客
08-30 274
一 、引子 过去两讲，我为你讲解了通过增加资源、停顿等待以及主动转发数据的方式，来解决结构冒险和数据冒险问题。对于结构冒险，由于限制来自于同一时钟周期不同的指令，要访问相同的硬件资源，解决方案是增加资源。对于数据冒险，由于限制来自于数据之间的各种依赖，我们可以提前把数据转发到下一个指令。 但是即便综合运用这三种技术，我们仍然会遇到不得不停下整个流水线，等待前面的指令完成的情况，也就是...
计算机组成原理12——冒险和预测
m0_57005796的博客
03-27 2737
冒险和预测 流水线的设计，会带来性能的提升，也会带来相应的冒险。冒险有三种：结构冒险、数据冒险、控制冒险。 结构冒险 如上图在第一条指令执行到访存的时候，第四条指令执行取指操作。而访存和取指，都要进行内存数据的读取，但是内存只有一个地址译码器作为地址输入，所以没办法同时执行第一条指令的访存和第四条指令的取指操作。 内存的访问速度比CPU慢的多，所以现代CPU不会直接读取主内存。它会从主内存把指令和数据加载到高速缓存中，所以后序的访问就都是访问高速缓存。可以通过这一点来解决结构冒险。 解决方法： 直
计算机组成原理学习笔记（五）中央处理器（学习王道）
qq_56051596的博客
07-14 3078
中央处理器这个大小不管学没学过计算机，都会念叨两句CPU什么的。这是科幻电影还是科幻书籍宣传得好还是其他什么的我们暂且不说，反正可以从这个现象了解到，哪怕是外行人都清楚CPU的重要性，我们恐怕没有理由说不好好学这个章节。............
【计算机组成原理】流水线的冒险与解决办法+真题溯源
最新发布
张森昶的博客
09-06 527
流水线在正常执行的过程中遇到突发情况无法正确执行后续指令导致流水线阻塞或者停顿。
[计算机组成原理]CRC校验及其实现
shiawaseli的博客
08-08 2952
文章目录一、CRC校验的基本原理1、增加冗余码（校验位）2、生成多项式G(x)3、G(x) 应满足的条件二、模 2 除运算三、CRC编码方法四、CRC的检错与纠错五、CRC编码的实现 一、CRC校验的基本原理 1、增加冗余码（校验位） 有效信息（k位） 校验信息（r位） N=k+r≤2r−1N = k + r \leq 2^r - 1N=k+r≤2r−1 2、生成多项式G(x) 收到...
计算机组成原理｜实现R型指令的CPU设计实验
匿名用户小易
12-10 6283
实现R型指令的CPU设计实验 一、实验目的与要求 实验目的： （1）掌握MISP R型指令的数据通路设计，掌握指令流和数据流的控制方法 （2）掌握完整的单周期CPU顶层模块的设计方法 （3）实现MISP R型指令的功能 实验要求： （1）在实验三~六的基础上，编写一个CPU模块，实现实验八指定的R型指令 （2）编写一个实验验证的顶层模块 模块设计说明 模块sy8_top为顶层模块，负责...
杭电计算机组成实验7（七）取指令与指令译码实验
DoMoreSpeakLess的博客
12-22 7992
实验内容 1. 学习指令存储器的设计 2. 掌握CPU取指令操作与指令译码的方法和过程 解决方法 1. 本次实验设计采用哈佛结构设计存储器模块，需要设计一个只读存储器作为指令存储器，采用Memory IP核实现（不会用Memory IP核，可以看我这个博文存储器实验 2. 程序计数器PC与PC自增加法器组合成一个模块，由于指令存储器只有64个32位单元，所以PC的32位指令地址的高24位可直接在设计中清零 3. 需要注意在指令周期clk的上升沿执行取指令操作，在clk下降沿更新PC值 4. 代码展示： 顶层
杭电计算机组成实验8（八）实现R型指令的CPU设计实验
DoMoreSpeakLess的博客
12-23 1万+
实验内容 1. 掌握MIPS R型指令的数据通路设计，掌握指令流和数据流的控制方法 2. 掌握完整的单周期CPU顶层模块的设计方法 3. 实现MIPS R型指令的功能 解决方法 1. 分析MIPS R型指令的特点，OP均为000000b，可作为判断R型指令的依据 2. 两个源操作数分别在rs和rt字段所指定的寄存器中，而目的操作数则是在rd字段所指定的寄存器 3. 分析数据通路是从指令存储器取出的指令经过初级译码，将分解出的源寄存器rs、rt直接与寄存器堆的两个读端口A和B的寄存器地址连接，而将目的寄存器r
408 新大纲 计算机组成原理 知识点 个人总结 建议使用 ctrl+f 可留言交流
qq_43482595的博客
11-16 1669
计算机系统概述 冯诺依曼计算机结构特点 运算器、控制器、存储器、输入输出设备 二进制 指令由操作码和地址码构成 存储程序方式工作。程序送入主存，启动执行后不需要人员干预自动完成逐条指令的取出和执行。 计算机系统的层次结构 应用软件-系统软件(操作系统、编译器、数据库管理系统、备份程序)-硬件(五大部分) 透明性 指令数据机器结构格式对于高级语言程序员透明，对于汇编语言程序员不透明。 编译程序 高级->汇编/机器 汇编程序 汇编->机器 吞吐率 一定时间的工作量 响应时间 作业从提交到完成
计算机组成原理之概念区分（区分读出/写入；理解按字节/字寻址）
yyzzzj0301的博客
04-05 3142
计算机组成原理之概念区分
（计算机组成原理）指令流水线
weixin_40491661的博客
11-29 6774
指令流水线的基本概念 一条指令的执行需要经过3个阶段：取指令、译码、执行；每个阶段都要花费一个时钟周期，如果没有指令流水线技术，那么执行N条这样的指令就要3N个时钟周期。 当第N-2条指令在执行的时候应该对N-1条指令进行译码，当第N-1条指令在译码时，可以将第N条指令取出来，这样就缩短了每条指令的平均执行周期。 当使用指令流水线时，执行N条指令需要的时钟周期为N+2。当N较大时，N+2远远小于3N。 指令流水线的基本实现 要使得流水线具有良好的性能，必须使流水线畅通流动，不发生断流。..
[组成原理] 流水线设计
sougou_1323的博客
12-26 2936
文章目录1. 时钟周期、机器周期、指令周期2. 单指令周期处理器3. 流水线设计4. 结构冒险引入缓存5. 数据冒险1） 写后读2） 读后写3） 写后写4） 流水线停顿6. 控制冒险1） 静态分支预测2） 动态分支预测 1. 时钟周期、机器周期、指令周期 时钟周期是由晶振决定的，晶振的一次震荡我们就叫做时钟周期。我们平时说的处理器的主频就可以理解为单位时间内执行的简单指令，例如3.8GHz主频就是...
流水线中数据相关的理解（RAW、WAR和WAW）
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KI的博客
12-26 4万+
主要看两条指令分别对公共寄存器进行了什么操作，第一条指令写第二条指令读就是写后读（RAW）相关，以此类推。
深入计算机组成原理（二十二）冒险和预测（一）：hazard是“危”也是“机”
小问号的博客
08-08 6310
过去两讲，我为你讲解了流水线设计CPU所需要的基本概念。接下来，我们看看，要想通过流水线设计来提升CPU 的吞吐率，我们需要冒哪些险。 任何一本讲解CPU的流水线设计的教科书，都会提到流水线设计需要解决的三大冒险，分别是结构冒险（Structural Hazard）、数据冒险（Data Hazard）以及控制冒险（Control Hazard）。 这三大冒险的名字很有意思，他们都叫做hazard（...
CPU流水线技术 数据冒险和结构冒险
hdx柿子的博客
04-10 1万+
感谢平台分享-http://bjbsair.com/2020-04-10/tech-info/53251.html 什么是冒险？ 风险（hazard）是指在计算机CPU的微体系结构中，指令流水线乱序执行中的一些问题可能会导致得到不正确的计算结果。有3类典型的风险： 数据风险 结构风险 控制风险（分支风险） 举两个 数据冒险 指令乱序执行时，可能会发生读取数据与写入数据之间的时序与空间的相关性，...
计算机组成原理——流水线冒险的处理
tian__si的博客
05-14 2万+
流水线冒险的处理 在上一节流水线的介绍中，涉及了 结构冒险、控制冒险、数据冒险。 参考: link. || 结构冒险解决方案 现象：同一部件在同一周期被不同指令所使用 解决：规定一个部件每条指令只能使用一次，且只能在特定周期使用。设置多个部件，指令存储器IM和数据存储器DM分开；寄存器读写口分开。 || 数据冒险解决方案 现象：后面指令用到前面指令结果时，前面指令的结果还没产生。 可行的解决办法如下： 【 方案一 】 在硬件上通过阻塞（stall）方式阻止后续指令执行，延迟到有新值以后！ 缺点是会使电路
复习笔记——计算机组成原理
harryhare的专栏
04-10 1万+
2014年12月考研前一周写的笔记。。。 放在这里，希望对其他人有帮助。。。
历年计算机组成原理标准试题集
计算机组成原理是计算机科学与技术专业的一门核心课程，它主要研究计算机系统的硬件结构以及各部件之间的相互作用。这门课程的内容通常包括数据的表示和处理、中央处理单元（CPU）、存储系统、输入输出系统以及总线...
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