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深入理解计算机系统(第4章 处理器体系结构)

时间:2022-11-15 11:45:23浏览次数:42  
标签:4.4 SEQ 4.3 计算机系统 Y86 64 处理器 流水线 体系结构

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4.1 Y86-64指令集体系结构

指令集体系结构是汇编语言、机器语言的抽象。是程序员可见的计算机状态。是一种软件和硬件之间的接口规范。

4.2 逻辑设计和硬件控制语言HCL

数字逻辑与数字系统部分

4.3 Y86-64的顺序实现

4.3.2 SEQ硬件结构

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4.3.3 SEQ的时序

原则:从不回读。

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4.3.4 SEQ阶段的实现

  1. 取指(Instruction Fetch, IF)
  2. 译码(Instruction Decode, ID)
  3. 执行(Execute, EXE)
  4. 访存(Memory, MEM)
  5. 写回(Write Back, WB)
  6. 更新PC

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4.4 流水线的通用原理

流水线化的一个重要特性节省提高了系统的吞吐量(throughput),也就是单位时间执行的指令条数,但会轻微地增加延迟(latency),也就是从头到尾执行一条指令所需要的时间。

4.4.1 计算流水线

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吞吐量 = \(\cfrac{1}{latency}\)

单位:每秒千兆条指令(GIPS)

4.4.3 流水线的局限性

1. 不一致的划分

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2. 流水线过深,收益反而下降

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4.4.4 带反馈的流水线系统

1. 数据相关

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2. 控制相关

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4.5 Y86-64的流水线实现

4.5.2 插入流水线寄存器

五阶段流水线:IF(包含更新PC)-ID-EXE-MEM-WB。

标签:4.4,SEQ,4.3,计算机系统,Y86,64,处理器,流水线,体系结构
From: https://www.cnblogs.com/kirin-dev/p/Computer-Systems_Chapter-4.html

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