计算机系统结构 流水线技术-向量

一、向量处理方式

1）横向处理方式
2）纵向处理方式
3）纵横处理方式

下面以计算表达式 D = A * （ B + C ）

（1）横向处理方式

逐个求出结果向量的各个元素

d1＝a1×(b1＋c1)
d2＝a2×(b2＋c2)
…
dN＝aN×(bN＋cN)

逐个求D中的N个分量，先进行相加k←b1＋c1，其中k为暂存单元，然后相乘d1←k×a1 。
在每个向量元素的加乘运算中，都会发生数据相关的情况，而且当采用静态流水线时，还要进行2次
乘和加功能的转换。这样共会出现N次相关和2N次功能转换。因此，这种横向加工方式只适合于标量
循环算法，不适合于向量流水处理。

（2）纵向处理方式

纵向（垂直）加工方式：先对所有元素执行一种相同的运算，再对所有元素执行另一种相同的运算。

先算：
k1＝b1＋c1
k2＝b2＋c2
…
kN＝bN＋cN
再算：
d1＝a1×k1
d2＝a2×k2
…
dN＝aN×kN

在两条向量指令间仅有一次数据相关，流水线功能的切换只需一次。

（3）纵横处理方式

对向量元素分组，每个组内采用纵向加工方式，组之间采用横向加工方式。

因为向量寄存器的长度有限。当向量长度超过向量寄存器可表示的最大限度n时，就必须分组加以处理。
设向量长度为N，则：N＝s×n＋r
其中n≤N，r＜n，n、s、r均为正整数，s为组数，r为余数（余下的部分也作为一组处理）。

第一组计算：
k1～n＝b1～n＋c1～n
d1～n＝a1～n×k1～n
第二组计算：
kn＋1～2n＝bn＋1～2n＋cn＋1～2n
dn＋1～2n＝an＋1～2n×kn＋1～2n
…

每组内各有两条向量指令，各组内有一次数据相