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
ASKED_201913 小时前
一文阐述国内网络环境下使用NIM方法
人工智能·系统架构
youngerwang17 小时前
【无标题】架构设计案例每日一深耕 Day 1:数据流风格在ETL系统中的应用
系统架构
微三云 - 廖会灵 (私域系统开发)21 小时前
企业私域商城系统架构选型分析:单体模板VS微服务自研架构
微服务·架构·系统架构
搭贝低代码1 天前
财务管控系统架构设计:从Excel到数字化管控平台的技术跃迁
低代码·系统架构·excel
缓慢更新1 天前
低代码CRM系统架构设计:从数据层到表现层的完整技术方案
低代码·系统架构·rxjava
国科安芯1 天前
FreeRTOS RISC-V 浮点上下文切换移植:在 IAR 工程中完整保存 FPU 寄存器
java·开发语言·单片机·嵌入式硬件·算法·系统架构·risc-v
在水一缸2 天前
CarPlay Is Additive:从技术视角重新审视车载系统的“叠加”哲学
车载系统·系统架构·移动开发·人机交互·车联网·carplay
丘丘用户思思澪3 天前
AI Agent 工作模式完全指南:从执行逻辑到系统架构
人工智能·系统架构
国科安芯3 天前
基于MOSFET工作电压、电流特性的选型设计
科技·stm32·单片机·嵌入式硬件·系统架构
心念枕惊3 天前
分布式、服务化的ERP系统架构设计
分布式·系统架构