03/18-Review lecture 流水线技术要点 多个任务重叠(并发并行)执行,但使用不同的资源 流水线技术提高整个系统的吞吐率,不能缩短单个任务的执行时间 其潜在的加速比=流水线的级数 影响流水线性能的因素 》流水线中的瓶颈—最慢的那一段 》流水段所需时间不均衡将降低加速比 》流水线存在装入时间和排空时间,使得加速比降低 》由于存在相关问题,会导致流水线停顿 流水线正常工作的基本条件 增加寄存器文件保存当前段传送到下一段的数据和控制信息 存储器带宽是非流水的n倍 中国科学技术大学 chapter3.27
中国科学技术大学 chapter3.27 03/18-Review lecture • 流水线技术要点 – 多个任务重叠（并发/并行）执行，但使用不同的资源 – 流水线技术提高整个系统的吞吐率，不能缩短单个任务的执行时间 – 其潜在的加速比＝流水线的级数 – 影响流水线性能的因素 » 流水线中的瓶颈——最慢的那一段 » 流水段所需时间不均衡将降低加速比 » 流水线存在装入时间和排空时间，使得加速比降低 » 由于存在相关问题，会导致流水线停顿 • 流水线正常工作的基本条件 – 增加寄存器文件保存当前段传送到下一段的数据和控制信息 – 存储器带宽是非流水的n倍
DLX(MIPS)数据通路 DEX EXMEM MEME PcH nsmuccnIR MEWER 中国科学技术大学 chapter3.28
中国科学技术大学 chapter3.28 DLX (MIPS)数据通路
Stage Any instruction IE/ID IR Mem [PC]: [rs] E/ID NPC, PC +(if ((Ex /MEM. opcode =s branch)& Ex/MEM. con)EX/MEM ALCL tput)else ( EC+4)): 1/E.A←R8[IPDD.Ira]];:/B←Re[IP/.I[比t1]; ID/E.C←I/ID.1c;I/gxIR←I/ID.IR; ID/EX Imm sign extend(IF/ID IR [inmmediate field]); ALU instruction Load or store instruction Branch instruction E/MEM.IR←ID/Bx.IR; E/MM.IR←ID/E.I z/ MEM. ALJoutput← r/MA. ALuautput← E/MM. GLUoutput← ID/E. A func ID/ EXB ID/EXA+ ID/EXImm ID/EX NPC+ID/EX Imm; EX/MEM. ALJoutput← ID/E.A op ID/EXImm; EX/MEM. cand←0; EK/cnd←0; Ex/MpM.cond← E/NMB←ID/Ex.B (ID/EK.A MEM MEM/WB. IR +EX/MEM. IR MEM/W.IR←Ex/NM.TR MEM/NB. ALDOutput MEM/WB.LMD← EX/MEM. OUTput Mem [Ex/MEM. ALUOutput]; Mem[x/pA. ALUOutput]← wB Regs [MEM/W.IR[rd]]← For load only: MEM/WB. AIDOutput: Rega [MEM/wB.IR[xt]]← MEM/WB LMD; Rega [MEM/.IR[xt]]← MDM/№. ALDoutput 中国科学技术大学 chapter 3.29
中国科学技术大学 chapter3.29
新的DLX(MPS)数据通路 EXMEM MEM/WE R instrucion IR mercy MEMW6.IR 3:3 memory 中国科学技术大学 chapter3. 30
中国科学技术大学 chapter3.30 新的DLX (MIPS)数据通路
改进后流水线的分支操作 Pipe stage Branch instruction IP/IIR←Mem IF/ID NPC, PC +(if ((IF/ID opcode =s branch)&(Rege (IF/ID. I,, 101 op 0))(IF/ID IPC (IF/ID. IB16)#IF/ID. IB16, 31)else(PC+4)); ID/ EN A+RegB(IP/ID IR6, 10] ID/EXB +Regs(IP/ID. IR11,15] IER←IP/IDIR IDm←(I/ID.IR164排I/ID.15 E MEM WB 中国科学技术大学 chapter3. 31
中国科学技术大学 chapter3.31 改进后流水线的分支操作