山大计算机组成原理CPU结构和功能.ppt

* (3) 程序断点存入 “ 0 ” 地址的断点保护 ×××× 0 5 JMP SERVE ×××× SAVE ×××× RETURN STA SAVE … 0 地址内容转存 其他服务内容 SERVE LDA SAVE JMP @ RETURN 存程序断点 5 为向量地址 … 保护现场 恢复现场 间址返回 存放 ACC 内容 转存 0 地址内容 开中断 ENI LDA 0 STA RETURN 置屏蔽字 8.4 地 址 内 容 说 明 * 作业 370 8.25 补充题： 有四个中断源１#、２#、３#、４#，分属四级中断１级、２级、３级、４级，CPU响应顺序为１级→２级→３级→４级，其中１级优先级最高，４级优先级最低（假定CPU运行的现行程序优先级最低）。要求 CPU处理顺序为2级→４级→1级→3级。写出各级中断屏蔽字；在某时刻四级中断源同时提出中断请求，画出CPU的运行轨迹。 * 由于流水线有 建立时间 和 排空时间 因此各功能段的 设备不可能 一直 处于 工作 状态 8.3 流水线中各功能段的 利用率 3. 效率 mΔt 3 1 2 4 5 3 1 2 4 5 3 1 2 4 5 3 1 2 4 5 … … … … … … … … … … … … n-1 n n-1 n n-1 n n-1 n T时间 S空间 空间 S4 S3 S2 S1 (n-1) Δt * 8.3 m(m + n -1) Δt = mnΔt 流水线各段处于工作时间的时空区 流水线中各段总的时空区 效率 = 3. 效率 mΔt 3 1 2 4 5 3 1 2 4 5 3 1 2 4 5 3 1 2 4 5 … … … … … … … … … … … … n-1 n n-1 n n-1 n n-1 n T时间 S空间 空间 S4 S3 S2 S1 (n-1) Δt 流水线中各功能段的 利用率 * 五、流水线的多发技术 1. 超标量技术 每个时钟周期内可 并发多条独立指令 不能调整 指令的 执行顺序 配置多个功能部件 通过编译优化技术，把可并行执行的指令搭配起来 8.3 IF ID EX WR 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 时钟 周期 指令序列 * 2. 超流水线技术 在 一个时钟周期 内 再分段 （ 3 段） 不能调整 指令的 执行顺序 在一个时钟周期内 一个功能部件使用多次（ 3 次） 靠编译程序解决优化问题 流水线速度是原来速度的 3 倍 8.3 IF ID EX WR 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 时钟周期 指令序列 * 3. 超长指令字技术 采用 多个处理部件 具有 多个操作码字段 的 超长指令字（可达几百位） 由编译程序 挖掘 出指令间 潜在 的 并行性， 将 多条 能 并行操作 的指令组合成 一条 8.3 IF ID EX WR 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 时钟周期 指令序列 * 六、流水线结构 1. 指令流水线结构 完成一条指令分 7 段， 每段需一个时钟周期 若 流水线不出现断流 1 个时钟周期出 1 结果 不采用流水技术 7 个时钟周期出 1 结果 理想情况下，7 级流水 的速度是不采用流水技术的 7 倍 地址形成部件 指令译码部件 取操作数部件 取指令部件 操作执行部件 回写结果部件 修改指令指针部件 锁存 锁存 锁存 锁存 锁存 锁存 8.3 * 2. 运算流水线 完成 浮点加减 运算 可分 对阶、尾数求和、规格化 三段 分段原则 每段 操作时间 尽量 一致 锁存器 对阶功能部件 第一段 尾数加部件 锁存器 第二段 规格化部件 锁存器 第三段 8.3 * 作业 370 8.11、8.12 流水线 问题： 指令流水线原理？ 什么是多发射技术？ 多发技术有哪几种？ * 　内容提要 8.4 中断系统 8.3 指令流水