4.3.1流水线与超标量结构 流水线( pipeline):是lnte首次在486芯片中开始使用 计的流水线正作方式将不同指令的各个步骤并行化,执 算2行条指令的步骤越多细化,流水线长度越长,流水 我线效率越高。 影响流水线效率的另2个因素 硬件技术 数据相关性—指令的执行需要前一条指令的结果。 n·分支—控制转移。 时钟 1234567,89 基翻指mAm+D鱼 7础 指令2 DMFOM E FIVMD mFO 指令3 指令4 FFLDAFOE W 指令5 第11页
第 11 页 计 算 机 硬 件 技 术 基 础 4.3.1 流水线与超标量结构 流水线 (pipeline)：是Intel首次在486芯片中开始使用 的。流水线工作方式将不同指令的各个步骤并行化。执 行一条指令的步骤越多(细化)，流水线长度越长，流水 线效率越高。 影响流水线效率的另2个因素： ▪ 数据相关性——指令的执行需要前一条指令的结果。 ▪ 分支——控制转移。 指令1 指令2 指令3 指令4 指令5 FI 1 2 3 4 5 6 7 8 9 D FI FO D FI E FO D FI W E FO D FI W E FO D FI W E FO D FI W E FO D FI W E FO D FI 时钟
4.3.1流水线与超标量结构 超标量( (superscalar):在CPU中存在多个相同的功能部 件,可以根据指令的需要动态分配功能部件,组成多条流 算水线。这种设计就叫超标量技术 机 采用超标量技术的CPU集成了多个ALU、多个FPU 硬多个译码器,以并行处理的方式来提高性能。 件 Pentium是mte系列cPU中最早采用超标量结构的处理 被器。带有2条独立的处理管线,理想情况下每周期执行2条 术指令 部件1 基 部件2 7础 部件n 超标量处理器每个周期所使用到的执行单元(用蓝色表 示),可见每个周期都有执行单元空闲。 第12页
第 12 页 计 算 机 硬 件 技 术 基 础 4.3.1 流水线与超标量结构 超标量(superscalar): 在CPU中存在多个相同的功能部 件，可以根据指令的需要动态分配功能部件，组成多条流 水线。这种设计就叫超标量技术。 采用超标量技术的CPU集成了多个ALU、多个 FPU、 多个译码器，以并行处理的方式来提高性能。 Pentium是Intel系列CPU中最早采用超标量结构的处理 器。带有2条独立的处理管线，理想情况下每周期执行2条 指令。 超标量处理器每个周期所使用到的执行单元(用蓝色表 示)，可见每个周期都有执行单元空闲。 部件n 部件1 部件2 …
超线程( yper Threading技术 超线程( hyper Threading):在单个处理器基础上提供两 个逻辑处理器,这两个逻辑处理器共享相同的物理执行单 家元,而从软件的角度来看,操作系统可以象拥有两个物理 处理器那样为这两个逻辑处理器分配不同的线程。 机 Pentium4共有7个执行单元,平均只有2~3个单元在使 硬用状态,在超标量结构中空闲的功能部件得到利用 部件1 被技 部件2 部件n 惠,图中红色和蓝色分别为两个线程占用的 pentium 础功能部件 4 ￥× Windows XP的后期版本支持超线程。 Pentium4 NorthWood e率先支持HT 第13页
第 13 页 计 算 机 硬 件 技 术 基 础 超线程(Hyper Threading)技术 超线程(Hyper Threading): 在单个处理器基础上提供两 个逻辑处理器，这两个逻辑处理器共享相同的物理执行单 元，而从软件的角度来看，操作系统可以象拥有两个物理 处理器那样为这两个逻辑处理器分配不同的线程。 Pentium 4共有7个执行单元，平均只有2~3个单元在使 用状态，在超标量结构中空闲的功能部件得到利用。 图中红色和蓝色分别为两个线程占用的 功能部件。 Pentium 4 Northwood B率先支持HT。 Windows XP 的后期版本支持超线程。 部件n 部件1 部件2 …
双核技术 双核CPU:在CPU内部 封装两个处理器内核。双核 算x和多校CPU是今后CPU的发 机展方向 inte最新的(2005年)双核 硬 CPU 件 Pentium d和 Pentium Extreme Edition。其中 tel 术 Pentium d不支持超线程但 ins ide ins 基 Pentium Extreme Edition* 持超线程 pentium pentium EXTREME EDITION 第14页
第 14 页 计算机硬件技术基础 双核技术 双核CPU: 在CPU内部 封装两个处理器内核。双核 和多核CPU是今后CPU的发 展方向。 intel最新的(2005 年 )双核 CPU ： Pentium D 和Pentium Extreme Edition。其中 Pentium D不支持超线程但 Pentium Extreme Edition 支 持超线程
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