流水线技术-中国科学技术大学.ppt

中国科学技术大学*计算机体系结构周学海******@-63601556,(MIPS)(MIPS).*中国科学技术大学chapter3.*Review:性能评测平均CPI?每类指令的使用频度Type CPIifortype Frequency CPIixfreqIiArith/Logic 4 40% 5 30% 4 10% 3 20% AverageCPI: .*是否可以使CPI<?IdealMemoryWrAdrDinRAdr323232DoutMemWr32ALU3232ALUOpALUControl32IRWrInstructionReg32RegFileRaRwbusWRb5532busA32busBRegWrRsRtMux01RtRdPCWrALUSelAMux01RegDstMux0132PCMemtoRegExtendExtOpMux01320123416Imm32<<2ALUSelBMux1032ZeroZeroPCWrCondPCSrc32IorDMemDataRegALUOutBA在一条指令执行过程中下图有许多空闲部件可以让指令重叠执行??中国科学技术大学chapter3.*洗衣为例Ann,Brian,Cathy,Dave每人进行洗衣的动作:wash,dry,andfoldwasher需要30minutesDryer需要40minutes“Folder”.*SequentialLaundry顺序完成这些任务需要6小时如果采用流水作业,需要多长时间?ABCD3040203040203040203040206PM7891011MidnightTaskOrderTime中国科学技术大学chapter3.*流水线作业:.*流水线技术要点流水线技术并不能提高单个任务的执行效率,它可以提高整个系统的吞吐率流水线中的瓶颈——最慢的那一段多个任务同时执行,但使用不同的资源其潜在的加速比=流水线的级数流水段所需时间不均衡将降低加速比流水线存在装入时间和排空时间,使得加速比降低由于存在相关问题,会导致流水线停顿中国科学技术大学chapter3.*指令流水线:CPU执行大量的指令,(MIPS)的基本流水线Op0531161511106rsrtimmediateOp0531Op0531161511106rsrtoffsetaddedtoPCrdRegister-Register(R-type) ADDR1,R2,R326252120Register-Immediate(I-type) SUBR1,R2,#3Jump/Call(J-type) JUMP endfunc(jump,jumpandlink,trapandreturnfromexception)所有指令相同长度在指令格式中寄存器位于同一位置只有Loads和Stores可以对存储器操作6中国科学技术大学chapter3.*DLX(MIPS)?NextSEQPCAddressNextPCWBDataInstRDRS1RS2Imm