指令系统、流水线

指令系统

分类



寻址方式

设计

能够改变控制流的指令:分支、跳转、过程调用、过程返回

操作码设计

MIPS




流水线

MIPS流水线

改进后


取指(IF)

译码(ID)

执行(EX)

存储器访问

寄存器-寄存器 ALU

寄存器-立即值 ALU

分支

访存(MEM)

Load/Store

分支

写回(WB)

性能分析

吞吐率(TP)

单位时间流水线完成的任务数或输出的结果数

实际吞吐率


效率


相关

结构相关

某些指令组合在流水线中重叠执行时,产生资源冲突

解决方案:指令和数据分离;添加"气泡"

数据相关

指令在流水线中重叠执行时,流水线可能改变指令读/写的顺序,使得读/写的操作顺序不同于非流水线的实现顺序

分类
  • 写后读相关(RAW)
  • 写后写相关(WAW)
  • 读后写相关(WAR)
定向技术(旁路/短路)


流水线锁

插入暂停周期

流水线调度(指令调度)

编译器重新组织代码顺序消除暂停

控制相关

分支指令带来的暂停

减少流水线处理分支指令时的暂停时钟周期数有如下两种途径:

  • 在流水线中尽早地判断出分支转移是否成功。
  • 尽早地计算出分支转移成功时的PC值(即分支的日标地址)。

延迟分支


向量处理机

向量处理方式

  • 水平处理方式
  • 垂直处理方式
  • 分组处理方式
相关推荐
#六脉神剑11 小时前
用myBuilder搭建企业级数字化业务系统架构
低代码·系统架构·低代码开发平台·数字化工具·mybuilder
郝学胜-神的一滴15 小时前
Qt OpenGL 生成Mipmap技术详解
开发语言·c++·qt·系统架构·游戏引擎·图形渲染·unreal engine
2503_946971861 天前
【CTI/IAM】2026年度威胁情报分析与身份隔离架构基准索引 (Benchmark Index)
网络安全·系统架构·数据集·身份管理·威胁情报
GIOTTO情2 天前
基于 Infoseek 字节探索的媒体发布系统架构设计与落地实践 —— 以 TikTok 发布为例
系统架构·媒体
林伟_fpga2 天前
从体系结构的维度认知FPGA
系统架构·fpga
威桑2 天前
深入理解 MVC 模式的优缺点
系统架构·mvc
职业码农NO.12 天前
AI 技术栈完整解析,从 GPU 到应用的五层架构
人工智能·架构·系统架构·aigc·agent
数据与后端架构提升之路3 天前
系统架构设计师常见高频考点总结之操作系统
系统架构
tech-share3 天前
【无标题】IOMMU功能测试软件设计及实现 (二)
linux·架构·系统架构·gpu算力
vx-bot5556663 天前
1024proxy现代对抗性环境下的分布式流量调度系统架构设计
分布式·系统架构