系统结构复习之流水线

书中叫标量处理机，下章叫向量处理机，主要区分在于处理的是一个数据还是一组数据。

重叠方式

顺序执行

指令执行过程：取指令、 分析 、执行。依次进行。

一次重叠

三个动作中有一个动作是重叠的，称一次重叠。程序的执行时间减少了近1/3

二次重叠

执行时间缩短了2/3.部件利用率有了进一步提高。
二次重叠方式其实就是流水线。

流水线

流水线基本概念（时间重叠）

时空图来描述流水线

横坐标，时间，计算机的周期
纵坐标，空间，物理上一共有几级流水线

时空图另一种表示

横坐标，还是时间
纵坐标，指的是指令
中间内容，表示这条指令处于的流水线的级别

MIPS五级流水线

取指、译码、执行、存储器访问、写回

流水线特点

1. 功能部件 - 锁存器
2. 独立工作的各子功能部件
3. 各部件处理时间尽可能相等，争取最大工作频率
4. 解决同步问题，保证以相同的速度处理
5. 解决访存冲突，允许不同指令同时读，同时写。

流水线分类

按处理级别

分为操作流水线，指令流水线，宏流水线

指令流水线

处理的是指令，从取指到结果

操作级流水线

对指令操作，再进一步细分

宏流水线

通过不同机器完成细分的任务（不是指令了）。

按功能多少

单功能，只完成固定功能
多功能：配置下，可完成不同功能。

多功能，按同一时间内各段之间的连接方式

静态流水线：同一时间内，多功能只能按一种功能方式工作
动态流水线：同一时间内，可以处理多种功能。

流水线结构

线性流水线：不带反馈回路的流水线
非线性流水线：带反馈回路流水线。