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第3章 流水线技术

时间:2023-07-03 14:15:39浏览次数:30  
标签:瓶颈 技术 指令 时空图 流水线 相关 分支

0.流水线的分类

(1)按照所完成的功能:单功能流水线、多功能流水线;

(2)多功能流水线中按照同一时间内各段之间的连接方式:静态流水线、动态流水线;

(3)按照流水线的级别:部件级流水线、处理机级流水线、处理机间流水线;

(4)按照流水线中是否有反馈回路:线性流水线、非线性流水线;

(5)根据任务流入和留出的顺序:按序流水线、乱序流水线。

1.时空图

(1)理想状态下,指令流水线的时空图:

(2)静态与动态流水线的时空图:

 (3)各时段相等或不等的时空图:

 (4)重复设置瓶颈段及相应的流水线时空图

 

(注意不等的时空图,由于锁存器的存在,不能乱画,左上/右下格子相接,不能上下对齐)

2.1流水线的性能指标——吞吐量

吞吐量TP:单位时间内流水线所完成任务数量或输出结果的数量。(结果可以为小数)

(1)各段时间均相等的流水线的实际吞吐量:

2.2流水线的性能指标——加速比

2.3流水线的性能指标——效率

3.解决流水线瓶颈问题的常用方法

(1)细分瓶颈段 (2)重复设置瓶颈段

4.经典五段流水线中一条指令的执行过程

(1)IF取指令

(2)ID指令译码/读寄存器

(3)EX执行/有效地址计算

(4)MEM存储器访问/分支完成

(5)WB写回

5.相关关系

(1)数据相关

(2)名相关(包括反相关和输出相关)

(3)控制相关

6.消除相关关系或减少其带来的影响

名相关:换名技术,消除相关关系,改变指令中操作数的名;

数据相关:(1)通过定向技术减少数据冲突引起的停顿;

(2)依靠编译器解决数据冲突。

7.减少分支延迟可以采取的措施及其所受限制

措施:

(1)在流水线中尽早判断出分支转移是否成功;(2)尽早计算出分支地址目标。

上述方法受以下限制:

1被放入延迟槽中的指令要满足一定的条件;2编译器预测分支转移方向的能力

8.向量的处理方式

(1)横向/水平处理方式 (2)纵向/垂直处理方式 (3)纵横/分组处理方式

9.提高向量处理机性能的方法

(1)设置多个功能部件

(2)采用链式技术(重点!!!)

(3)分段/循环开采技术

(4)采用多处理机系统

标签:瓶颈,技术,指令,时空图,流水线,相关,分支
From: https://www.cnblogs.com/sparse-shadow/p/17522682.html

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