计算机系统结构第5章(rev 1).pptVIP

（2）多发射处理机 在一个基本时钟周期内同时取多条指令，同时对多条指令进行译码。当多个结果同时产生时，在不发生数据相关的前提下，可以同时写多个结果。 （a）多发射指令流水线结构 在图5-41(a)中执行指令的时空图如图5-41(b)所示 （b）多发射指令流水线的时空图 图5-41 多发射指令的流水线结构和时空图 在图5-41的流水线中增加一个能够预取多条指令的先行指令窗口，如图5-42所示。 图5-42 有先行指令窗口的多发射流水线结构 5.5.2 超流水线处理机 指在一个时钟周期内分时发射多条指令的处理机。 图5-43 超流水线处理机的指令执行时空图 设计方法：将每段功能段进行细分成多个独立工作的子功能段。 ※5.5.4 超长指令字（VLIW）处理机 指由编译程序在编译时找出指令间潜在的并行性，并进行适当调度，将多个可以并行执行的操作组合在一起，成为一条具有多个操作段的超长指令。 图5-44(a)为一典型超长处理机和指令格式。 （a）超长指令字处理机组成和指令格式 图5-44(b)给出对应超长指令字处理机的时空图 （b）超长指令字处理机时空图 图5-44 超长指令字处理机 第5章 小节 5.1 指令重叠与线性技术 1.重叠方式 一次重叠、二次重叠、重叠方式指令执行时序、主存冲突的解决方法 2.先行控制方式的结构 3.先行控制方式的原理 工作原理、指令执行时序 5.2 流水线处理机 1.流水线工作原理 流水线处理机、特点、时空图 2.流水线的分类 1)按照流水线的级别来分 2)按照是否有反馈回路来分 3)按照功能的多少来分 4)按同一时间内各段之间的连接方式来分 5)按照数据表示来分 3. 流水线的性能分析 吞吐率、加速比、效率、解决瓶颈的方法、实例 5.3 标量流水线处理机中的相关 1.资源相关 2.数据相关 1)先写后读相关 2)先读后写相关 3)写后写相关 4)数据相关的解决方法：推迟处理和设置专用通路 5)数据重定向 3. 流水线的控制相关 1) 转移指令在流水线处理机中的处理 2)减少条件转移指令对流水线的影响所采取的措施：延迟转移技术和指令取消技术 、提前形成条件码、转移预测技术（静态和动态） 3）中断 精确断点和不精确断点 5.4 非线性流水线的调度技术 1. 非线性流水线的表示 非线性流水线连接图、预约表 2.非线性流水线的调度 1)写出非线性流水线的禁止向量和初始冲突向量； 2)画出非线性流水线的状态图； 3)求出非线性流水线的最小启动循环和最小平均启动距离； 4)求平均启动距离最小的恒定循环。 5.5 多指令流水线技术 1. 超标量处理机 流水线结构、工作原理、时空图、性能 2. 超流水线处理机 流水线结构、工作原理、时空图、性能 3. 超标量超流水线处理机 流水线结构、工作原理、时空图、性能 ※ 4. 超长指令字（VLIW）处理机 流水线结构、工作原理、时空图、性能 5.5 向量处理机 1. 向量处理方式 横向处理、纵向处理、纵横向处理 2. 向量处理机结构 存储器—存储器结构、寄存器—寄存器结构 3.向量计算机实例分析 Cray-1型向量处理机结构、 指令类、链接技术 * * * * * （2）如果流水线上各个功能段的执行时间不相等，则流水线的加速比为： 3.效率  指流水线的设备利用率。 其中： kTk ：表示k段流水线完成n个任务的总的时空区； Tk ：表示流水线完成n个任务所使用的总时间 ； E：表示k段流水线的效率； 即：在时空图上，流水线的效率为n个任务占用的时空区与k个功能段总的时空区之比。 （1）在流水线的各功能段执行时间相等 连续输入n个任务的情况下，一条k段流水线的效率为： 流水线的最高效率为： 流水线效率与吞吐率的关系式： E=TP?t 流水线效率与加速比的关系式： （2）流水线的各段执行时间不相等 连续执行n个任务时的流水线效率为： 计算图5-11(b)的时空图所示，整个流水线的效率E？ 在图5-12和图5-13中分别采用的细分瓶颈功能部件和重置瓶颈功能部件的效率