3.2DLX的基本流水線3.3流水線中的相關(guān)3.4實(shí)例分析(R4000)3.5向量處理機(jī)3.1流水線的基本概念

產(chǎn)品生產(chǎn)流水線兩種方案

產(chǎn)品生產(chǎn)流水線兩種方案的工作過(guò)程對(duì)比

流水線生產(chǎn)過(guò)程的抽象描述

產(chǎn)品生產(chǎn)流水線工作方式的主要特點(diǎn)

指令流水線

浮點(diǎn)加法流水線

時(shí)－空?qǐng)D

通過(guò)時(shí)間

TIASC的多功能流水線3.1流水線的基本概念

靜態(tài)流水線動(dòng)畫(huà)演示

動(dòng)態(tài)流水線動(dòng)畫(huà)演示

靜、動(dòng)態(tài)流水線時(shí)空?qǐng)D的對(duì)比

指令流水線(分析和執(zhí)行)

指令流水線(圖示)

宏流水線動(dòng)畫(huà)解析

非線性流水線(舉例)

流水線的調(diào)度問(wèn)題

實(shí)現(xiàn)DLX指令的一種簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)通路

取指令周期操作

指令譯碼/讀寄存器周期操作

執(zhí)行/計(jì)算有效地址周期操作1

執(zhí)行/計(jì)算有效地址周期操作2

執(zhí)行/計(jì)算有效地址周期操作3

執(zhí)行/計(jì)算有效地址周期操作4

存儲(chǔ)器訪問(wèn)/分支完成周期操作1

存儲(chǔ)器訪問(wèn)/分支完成周期操作23.2DLX的基本流水線

寫(xiě)回周期操作1

寫(xiě)回周期操作2

寫(xiě)回周期操作3

簡(jiǎn)單DLX流水線流水過(guò)程的第一種描述

簡(jiǎn)單DLX流水線流水過(guò)程的第二種描述

在IF段完成修改PC

分支指令在MEM段進(jìn)行，這會(huì)導(dǎo)致沖突

重新組織數(shù)據(jù)通路

流水線各段之間需設(shè)置流水線寄存器

流水線寄存器的命名

流水線寄存器的作用

流水線寄存器的構(gòu)成

IF段的操作

ID段的操作

ALU指令EX段的操作

ALU指令MEM段的操作

ALU指令WB段的操作

Load/Store指令EX段的操作

Load/Store指令MEM段的操作

Load/Store指令WB段的操作

分支指令EX段的操作

控制DLX流水線的四個(gè)多路選擇

消除瓶頸的方法(舉例)

重復(fù)設(shè)置瓶頸段(時(shí)-空?qǐng)D)

求實(shí)際吞吐率（各段時(shí)間相等）時(shí)空?qǐng)D

完成n個(gè)任務(wù)所需的時(shí)間(說(shuō)明)

求實(shí)際吞吐率（各段時(shí)間不等）時(shí)空?qǐng)D

非流水線的速度(解釋)

通過(guò)時(shí)間和排空時(shí)間

若各段時(shí)間相等，則各段的效率ei相等

從時(shí)－空?qǐng)D上看效率(解釋)

例3.1適合于流水處理的計(jì)算過(guò)程

例3.1畫(huà)時(shí)空?qǐng)D

例3.1計(jì)算性能

求解例3.1時(shí)，流水線的效率不高(原因)

動(dòng)態(tài)流水線的時(shí)－空?qǐng)D舉例Ⅰ

動(dòng)態(tài)流水線的時(shí)－空?qǐng)D舉例Ⅱ3.3流水線中的相關(guān)

結(jié)構(gòu)相關(guān)舉例（訪存沖突）

結(jié)構(gòu)相關(guān)解決辦法（插入暫停周期）

引入暫停后的時(shí)空?qǐng)D

數(shù)據(jù)相關(guān)舉例

采用定向技術(shù)消除例子中的相關(guān)

定向技術(shù)工作過(guò)程演示

到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和ALU的定向路徑

數(shù)據(jù)相關(guān)的分類(lèi)

WAW相關(guān)舉例

需要暫停的數(shù)據(jù)相關(guān)舉例

暫停流水線

暫停流水線演示A

暫停流水線演示B

A＝B＋C的代碼會(huì)導(dǎo)致暫停

例3.6題解

流水線相關(guān)硬件可以檢測(cè)到的各種相關(guān)情況

在ID段檢測(cè)是否需要啟動(dòng)Load互鎖需要進(jìn)行三種比較

所有的定向(圖示)

分支轉(zhuǎn)移成功導(dǎo)致暫停3個(gè)時(shí)鐘周期

為了減少分支開(kāi)銷(xiāo)改進(jìn)DLX

改進(jìn)后的DLX流水線IF的操作

改進(jìn)后的DLX流水線ID的操作

各種能改變PC值的指令的執(zhí)行頻度

條件分支轉(zhuǎn)移成功的概率

預(yù)測(cè)分支失敗時(shí)，DLX流水線的處理過(guò)程

延遲分支以及指令的執(zhí)行順序

具有一個(gè)分支延遲槽的DLX流水線的執(zhí)行過(guò)程

分支延遲指令的三種調(diào)度方法

取消分支

“預(yù)測(cè)成功-取消”分支的執(zhí)行過(guò)程3.4實(shí)例分析(R4000)

MIPSR4000流水線結(jié)構(gòu)

MIPSR4000流水線中各段的功能

MIPSR4000指令序列在流水線中的重疊執(zhí)行過(guò)程

MIPSR4000流水線的載入延遲為兩個(gè)時(shí)鐘周期

MIPSR4000指令序列在流水線中的執(zhí)行時(shí)空

R4000流水線ALU輸入端的定向源有4個(gè)

MIPSR4000的基本分支延遲：3個(gè)時(shí)鐘周期

MIPSR4000處理分支指令的時(shí)空?qǐng)D3.5向量處理機(jī)長(zhǎng)度為N

的向量A、B、C、D水