计算机组成原理 第二十一、二十三讲 流水线处理机 2021年2月21日 计算机组成原理
计算机组成原理 1 计 算 机 组 成 原 理 第二十一、二十三讲 2021年2月21日 流水线处理机
本饼安排 1、流水线处理机的基本概念 2、流水线处理机的数据路径 流水线级,流水线各级的操作 3、流水线处理机的控制 运算指令,访存指令,转移控制指令,流水线各级信号的产 生,时序图,时空图 4、流水线处理机的相关 结构相关,数据相关,转移相关 计算机组成原理
计算机组成原理 2 1、流水线处理机的基本概念 2、流水线处理机的数据路径 流水线级，流水线各级的操作 3、流水线处理机的控制 运算指令，访存指令，转移控制指令，流水线各级信号的产 生，时序图，时空图 4、流水线处理机的相关 结构相关，数据相关，转移相关 本讲安排
本讲将解决的主要问题 掌握流水线处理机的数据路径 建立指令流水线中指令如何重叠执行和流动 了解流水线工作原理以及相关问题 计算机组成原理
计算机组成原理 3 本讲将解决的主要问题 掌握流水线处理机的数据路径 建立指令流水线中指令如何重叠执行和流动 了解流水线工作原理以及相关问题
单周期处理机 Selbra d 偏移量符 拍 Writeze 号扩展 存器 0 指令 Al r 存储器 AD CS WE Add Selload Dat A2 ALU Add 0 B DI 数据 WritePC Selst 存储器 imme|立即数符 DI AluOP 号扩展 Sellmme 控制部件 AluOP Selst writePC WriteReg WriteMem WriteZero Sellmme Selload SelBranch 计算机组成原理
计算机组成原理 4 ALU PC 寄存器堆 rs2 rd WritePC SelSt AluOP WriteMem SelLoad disp WriteReg rs1 SelBranch WriteZero +1 Zero Zero imme SelImme opcode AluOP WritePC SelSt WriteReg WriteMem SelImme WriteZero SelBranch SelLoad 控制部件 A1 Q1 Q2 DI AD A2 偏移量符 号扩展 立即数符 号扩展 指令 存储器 Add Data 数据 存储器 Add DO DI CS WE A B 1 0 1 0 1 0 0 1 单周期处理机
该单周期处理器的缺陷 时钟周期时间长: 对于装入指令,周期时间必须足够长: 指令存储器访问时间+ 寄存器堆访问时间+ ALU计算地址+ 数据存储器访问时间+ 寄存器建立时间+ 对于所有其他指令,周期时间都比所需的要长很多! 计算机组成原理
计算机组成原理 5 该单周期处理器的缺陷 时钟周期时间长: • 对于装入指令，周期时间必须足够长: 指令存储器访问时间+ 寄存器堆访问时间+ ALU计算地址+ 数据存储器访问时间+ 寄存器建立时间+ 对于所有其他指令，周期时间都比所需的要长很多!