浮点运算步骤
如下
先表示为浮点数补码形式（阶码、尾数）
① 0操作数的检查
②比较阶码大小并完成对阶（小阶向大阶对齐。阶小的尾数向右移位，每右移一位，阶码加1 ）
③尾数进行加运算（减法转为补码加）
[ｘ＋ｙ]补＝[ｘ]补＋[ｙ]补
[ｘ-ｙ]补＝[ｘ]补＋[-ｙ]补
④结果规格化
⑤舍入处理
浮点运算流水线
提高并行性的两个渠道：
-
空间并行性：多个独立的操作部件,并且使这些部件并行工作
-
时间并行性：改善操作流程
如流水线技术
流水技术原理？
实现：
- 把一个任务分解为几个有联系的子任务。
- 每个子任务由一个专门的功能部件实现
注意：
-
在流水线中的每个功能部件之后都要有一个缓冲寄存器，或称为锁存器
-
流水线中各段的时间应该尽量相等，否则将会引起“堵塞”和“断流”的现象
-
流水线需要有装入时间和排空时间，只有当流水线完全充满时，才能充分发挥效率。
设过程段 \(S_i\)所需的时间为\(τ_i\),缓冲寄存器的延时为\(τ_t\)
线性流水线的时钟周期定义为
\(τ＝max\{τ_i\}＋τ_t＝τ_m＋τ_t\)
流水线处理的频率为 \(f＝\frac{1}{τ}\)。
也就是说：
时钟周期应以最长的执行时间为准,否则用时长的流水段的功能将不能正确完成。
考研真题：某计算机的指令流水线由四个功能段组成，指令流经各功能段的时间（忽略各功能段之间的缓存时间）分别是90ns、80ns、70ns和60ns，则该计算机的流水线时钟周期至少是
（ A ）
A. 90ns B. 80ns C. 70ns D. 60ns
各段时间均相等的流水线
各段时间均相等的流水线时空图
具有k 级过程段的流水线处理 n 个任务需要的时钟周期数为
\(T_k＝k＋(n－1)\)
装入时间是指第一个任务进入流水线到输出流水线的时间。
流水线各段时间相等（都是△t）（忽略缓冲时间）
1、具有k 级过程段的流水线处理 n 个任务需要的时钟周期数为
\(T_k＝k＋(n－1)\)
2、非流水线的硬件来处理这n个任务，时间上只能串行进行，则所需时钟周期数为
\(T_L=n*k\)
3、k级线性流水线的加速比（完成同样一批任务，不使用流水线所用的时间与使用流水线所用的时间之比）：
Ck ＝ n·kΔt
{k＋(n－1) } Δt
＝ n·k
k＋(n－1)
注意：
如果不忽略缓冲时间，流水线各环节需要增加缓冲时间
二、流水线的各段时间不完全相等时（忽略缓冲时间）
装入时间是指第一个任务进入流水线到输出流水线的时间。
注意：
如果不忽略缓冲时间，流水线各环节需要增加缓冲时间
题目：
例题：若指令流水线把一条指令分为取指、分析和执行三部分，且三部分的时间分别为\(t_{取值}=2ns，t_{分析}=2ns\)，t-{执行}=1ns，则100条指令全部执行完毕需（ 203 ）ns。
解：一条k段流水线完成n个连续任务所需要的时间为
（2+2+1）+ (100-1) × 2 = 5 + 198 = 203ns
流水线的各段时间不完全相等时（忽略缓冲）
一条k段流水线完成n个连续任务
所需要的时间为
顺序执行n个任务所需要的时间：
流水线的实际加速比为
