矿大计算机体系结构6

1、复习 流水流水CPU流水计算机的流水计算机的系统组成系统组成：指令部件、指令：指令部件、指令队列、执行部件队列、执行部件流水线的分类流水线的分类：指令流水线、算术流水线、：指令流水线、算术流水线、处理机流水线处理机流水线流水线中的主要问题流水线中的主要问题：资源相关、数据相：资源相关、数据相关、控制相关关、控制相关复习 资源相关资源相关：多条指令进入流水线后在同一机器时：多条指令进入流水线后在同一机器时钟周期内争用同一个功能部件所发生的冲突钟周期内争用同一个功能部件所发生的冲突 解决办法解决办法：后继指令停顿一拍后再启动、增加相：后继指令停顿一拍后再启动、增加相应资源应资源 数据相关数据相关：

2、先写后读相关、先读后写相关、先写：先写后读相关、先读后写相关、先写后写相关后写相关 解决办法解决办法：时间推后法、旁路技术或相关专用通：时间推后法、旁路技术或相关专用通路技术路技术 控制相关控制相关：由转移指令引起：由转移指令引起 解决方法解决方法：延迟转移法、转移预测法：延迟转移法、转移预测法复习 CPU性能评价性能评价CPU性能公式：Tcpu=IN CPI Tc性能评价标准：MIPS、MFLOPS 总线的概念和结构形态总线的概念和结构形态 总线接口总线接口 总线仲裁、定时和数据传送模式总线仲裁、定时和数据传送模式 PCIPCI总线总线 ISAISA总线和总线和FuturebusFuture

3、bus+ +总线总线第六章第六章 总线系统总线系统(Bus System)6.1 6.1 总线的概念和结构形态总线的概念和结构形态。 总线宽度；总线宽度； 总线控制方式；总线控制方式；时钟模式；时钟模式； 总线复用；总线复用； 信号线数；信号线数；总线带宽；总线带宽； 其其它标准它标准：如总线负载能力，电源电压等如总线负载能力，电源电压等。 264位位=8BDr =D/T=D*f=8B*66*106=528MB/s：CPUCPUPCIPCIISAISA北北桥桥南南桥桥 16位PC机：单总线结构 IBM PC机和IBM PC/XT机的IBM PC总线 IBM PC/XT机的IBM AT总线，即I

4、SA总线 早期32位PC机 与MCA总线竞争的EISA总线（扩展 ISA总线） 32位局部总线VESA 当前32位PC机：多总线结构 存储总线 系统总线：外设部件互连PCI 显示总线：图形加速接口AGP 外设接口：键盘接口、鼠标接口、并行打印机接口、串行通信接口，通用串行接口USB，IEEE 1394接口主板的图片（一）主板的图片（一）微星k7t-pro性能最强的性能最强的Pentium 4主板主板VIA P4X333主板的图片（二）主板的图片（二）超级整合型主板：超级整合型主板：Abit AT7 MAXABIT KG7-RAID主板主板 6.2 总线接口总线接口6.2 总线接口总线接口 。这

5、样每一条线分别代表。这样每一条线分别代表了二进制数的不同位值。了二进制数的不同位值。一般采用电位传送。一般采用电位传送。出于速度和效率上的考虑出于速度和效率上的考虑，。 一是一是，如在传输线上既传输数据又传送，如在传输线上既传输数据又传送地址，为此必须划分时间片来实现传送任务；地址，为此必须划分时间片来实现传送任务； 二是二是。复习 总线总线总线的定义、分类、结构和特性总线的连接方式：单总线结构、双总线结构、三总线结构总线结构对计算机系统性能的影响：最大存储容量、指令系统、吞吐量读操作是由从方到主方的数据传送；读操作是由从方到主方的数据传送；写操作是由主方到从方的数据传送。一般，主方先以写操作

6、是由主方到从方的数据传送。一般，主方先以一个总线周期发出命令和从方地址，经过一定的延时一个总线周期发出命令和从方地址，经过一定的延时再开始数据传送总线周期。为了提高总线利用率，减再开始数据传送总线周期。为了提高总线利用率，减少延时损失，主方完成寻址总线周期后可让出总线控少延时损失，主方完成寻址总线周期后可让出总线控制权，以使其他主方完成更紧迫的操作。然后再重新制权，以使其他主方完成更紧迫的操作。然后再重新竞争总线，完成数据传送总线周期。竞争总线，完成数据传送总线周期。只需给出块的起始地址，然后只需给出块的起始地址，然后对固定块长度的数据一个接一个地读出或写入。对固定块长度的数据一个接一个地读出

7、或写入。对于对于CPU（主方）（主方）存储器（从方）而言的块存储器（从方）而言的块传送，常称为猝发式传送，其块长一般固定为传送，常称为猝发式传送，其块长一般固定为数据线宽度（存储器字长）的数据线宽度（存储器字长）的4倍。例如一个倍。例如一个64位数据线的总线，一次猝发式传送可达位数据线的总线，一次猝发式传送可达256位。这在超标量流水中十分有用。位。这在超标量流水中十分有用。这是两种组合操作。只给出这是两种组合操作。只给出地址一次（表示同一地址），或进行先写后读操作，地址一次（表示同一地址），或进行先写后读操作，或进行先读后写操作。前者用于校验目的，后者用于或进行先读后写操作。前者用于校验目的，后者用于多道程序系统中对共享存储资源的保护。这两种操作多道程序系统中对共享存储资源的保护。这两种操作和猝发式操作一样，主方掌管总线直到整个操作完成。和猝发式操作一样，主方掌管总线直到整个操作完成。一般而言，数据传送只在一个主方一般而言，数据传送只在一个主方和一个从方之间进行。但有的总线允许一个主方对多和一个从方之间进行。但有的总线允许一个主方对多个从方进行写操作，这种