微处理器设计第七讲流水线技术引论.ppt

1、第七讲的管道技术简介，上述活动的百分比分别为40%、20%和40%。假设由于时钟偏移和开始时间，时钟周期增加了1ns。忽略其他影响以查找管道的加速比。郑智薰管道系统中命令的平均执行时间：命令平均执行时间=时钟周期x平均CPI=10 NS x (40% 20%) * 4 40% X5=44NS管道模式中的时钟周期为11ns，即命令的平均时间。Speedup=44ns/11ns=4，管道系列选择的优势，即理想时(即管道处理器过程中可以连续执行的命令数k-)，那么管道处理器性能加速比管道系列快，因此管道处理器的性能取决于管线系列选择。管道系列选择越大，给定逻辑路径的流级别越细，每个级别的逻辑路径越短

2、，时钟周期越快，处理器性能也越高。(David aser，Northern Exposure(美国电视电视剧，成功)，管道级别选择的缺点，随着管道级别数量的增加，命令流中断流的延迟增加，流动水级别增加的性能收益逐渐被掩盖。在每个流级别，实施作业的逻辑路径不仅有一定的传输延迟，而且还会逐渐增加在管道所有级别所需的锁定硬件成本，因为锁定设置、锁定传输和时钟排队、管道级别选择-配置管道的时钟循环、管道级别选择、逻辑路径过度优化会导致逻辑路径的传输时间分布在每个流级别。同时，由于管道系列的增加，处理器时钟频率也将加快，处理器功耗将逐步增加。因此，根据实现的处理器性能、价钱目标，选择满足设计目标的最佳管

3、道数存在问题。选择线路系列-最佳线路长度，Larson和DavidsonLarson73提出了解决实现最大处理器性能的最佳线路数的模型。牙齿模型基于基于处理器的逻辑路径长度L、锁定开销时间T、连续执行命令数K。最佳管道长度nmax:格式的nmax意味着随着管道数量的增加，处理器性能将随着管道数量的增加而逐渐增加。管道数量增加到nmax可以最大限度地提高处理器性能。此后，即使继续增加装配线的供水，处理器性能也开始下降。选择管道系列-可以得出最佳管道长度可以减小T值，确保更长的管道，从而获得更高的性能的结论。t值的减少可以通过两个茄子通道实现。一方面，在实现中使用快速锁。另一方面，在实现中采用了合

4、理的时钟分配方案，减少了时钟偏向。设计处理器管道时，必须调查和分析影响管道设计的各种相关因素，并根据实现的处理器性能、价钱目标选择满足设计目标的最佳管道数，以达到实现的处理器设计要求。流级分配，为了确保各流级工作的平衡，最直接的想法之一是根据最佳管道系列平均分配逻辑路径中的逻辑语句，从而分割管道。显示了在两个寄存器之间具有L个逻辑级别的主管道。如果管线分为两个级别，则每个级别逻辑有L/2个逻辑语句。以这种方式类推。但是，处理器中的逻辑结构非常复杂，有很多中间信号和反馈信号，增加分割过多的油水水平锁定是不现实的。流量级别分配，通常按功能划分，参照在管道分段中确定的最佳管道数。功能划分的优点是流动的液位徐璐独立，中间信号减少，中间锁的开销减少。缺点是管道中很难完全平衡每个流级别的操作，将一个功能划分为一个子功能管道的条件。分割子功能管道的功能与原始功能相同。在子功能管线中，上一子功能流级别的输出是下一子功能流级别的输入。每个子功能流级别之间只有输入和输出之间的连接，没有其他内部连接。每个子功能流级别的功能实现可以在硬件上完成。每个子功能流级别的执行时间通常是相同