本次笔记内容:
P23 计算机组成原理(23)
P24 计算机组成原理(24)
本节课对应幻灯片:
组成原理26 pipeline.pptx
文章目录
本讲概要多周期CPU生活中的流水线顺序洗衣流水线:尽快启动任务流水线操作的前提流水线操作的特性流水线的概念指令流水阶段![](https://img-blog.csdnimg.cn/20200802113405294.png)指令执行方式指令流水执行性能比较流水线的表示流水线连接图表示法流水线时空图表示法流水线的特点流水线分类流水线的性能指标流水线的实现原理MIPS指令的流水实现数据通路设计流水线的实现各阶段寄存器保存的值指令系统的配合流水线的控制流水控制的实现支持流水的CPU单、多、流水的比较流水线的实现原理但真的这么简单吗?数据发生冲突数据发送冲突转移地址的问题流水线的冲突(Hazard)
上节课提出疑问:除了多周期CPU,还有什么技术可以提升速度?流水。这是我们计组的最后手段了。剩下的优化技术要交给计算机系统这门课了。
本讲概要
流水线概念流水线实现原理流水线性能指标MIPS流水线的实现思路小结
多周期CPU
多周期CPU特点:
指令的执行划分为多个步骤每个步骤占用一个CPU周期不同指令的指令周期不同指令串行执行提高了整体性能
各部件利用率依然偏低:
CPI > 1可以如何改进呢?
生活中的流水线
Ann, Brian, Cathy, Dave 每人都要洗、烘干、熨衣服、收拾整理洗衣机:30 分钟烘干机:30 分钟熨衣服:30 分钟收拾并整理:30 分钟
顺序洗衣
顺序洗的话,4人洗完(4个任务)需要8小时;如果能流水处理的话,又是什么情况呢?
流水线:尽快启动任务
流水处理,仅需3.5小时完成!
流水线操作的前提
任务分解成多个步骤完成每个步骤使用不同的资源任务内部存在关联,完成每个任务的步骤顺序一致任务之间相互独立,没有依赖关系
流水线操作的特性
流水线并没有缩短单个任务的延迟,但提高了整个系统的吞吐率。多个任务同时运行,占用不同的资源。可能的加速比 = 流水段数流水线效率受限于用时最长的阶段若每个阶段的用时不同,将降低流水线效率装入和排空流水线也可降低加速比冲突将