15、深入解析CPU性能提升技术与ARM Cortex - M3指令集

深入解析CPU性能提升技术与ARM Cortex - M3指令集

1. CPU性能提升技术概述

在提升CPU处理能力方面，有多种技术可供采用。其中，超标量（Superscalar）和超标量流水线（Superpipelined）技术是较为关键的部分。

2. 超标量CPU架构

超标量是许多新型CPU的独特架构。通过使用大量晶体管，CPU内部可以集成多个执行单元。当指令被提取后，会被分发到这些执行单元中。

例如，有如下指令：

ADD       R1,R2,R3
SUB        R4,R1,R5
AND       R6,R7,R8
MOV     R9,R10

在上述代码中， ADD 和 SUB 指令不能同时分发到两个执行单元，因为 SUB 指令需要读取 ADD 指令的结果 R1 ，这就是写后读依赖（read - after - write dependency）。这种依赖会导致流水线停顿，增加 SUB 指令的时钟周期。

不过，如果对指令进行重新调度，如下所示：

ADD       R1,R2,R3
AND       R6,R7,R8
SUB        R4,R1,R5
MOV     R9,R10

每个