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