钱晓捷,微机原理与接口技术第4版—基于IA-32处理器和32位汇编语言 第9章 处理器性能提髙技术 9.1精简指令集计算机技术 9.2指令流水线技术 9.3浮点数据处理单元 9.4多媒体指令
钱晓捷，微机原理与接口技术·第4版——基于IA-32处理器和32位汇编语言 第 9 章 处理器性能提高技术 9.1 精简指令集计算机技术 9.2 指令流水线技术 9.3 浮点数据处理单元 9.4 多媒体指令
9.1精简指令集计算机技术 >精简指令集计算机技术起源 ·向量巨型机CRAY-I:精简指令、面向寄存器操 作 第·IBM801小型机:单周期固定格式指令、高速缓 冲存储器以及编译技术相结合 机·RISC-I:第一个精简指令集计算机处理器芯片 在高档的工程工作站得到广泛应用 最新开发的处理器普遍釆用精简指令集计算 机设计思想 Simple but elegant
微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社 9.1 精简指令集计算机技术 ➢精简指令集计算机技术起源 向量巨型机CRAY-I：精简指令、面向寄存器操 作 IBM 801小型机：单周期固定格式指令、高速缓 冲存储器以及编译技术相结合 RISC-I：第一个精简指令集计算机处理器芯片 ➢在高档的工程工作站得到广泛应用 ➢最新开发的处理器普遍采用精简指令集计算 机设计思想 Simple but elegant
9.1.1复杂指令集和精简指令集 骂复杂指令集计算机CISC ·指令系统丰富、程序设计方便、程序短小、执 行性能高 第·处理器硬件复杂,不易使用先进的流水线技术, 导致其执行速度和性能难以进一步提高 相≥精简指令集计算机RISC 指令系统很简单,只有少数简单、常用的指令 出 ●处理器硬件简单,比较方便地实现优化 80%和20%规律
微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社 9.1.1 复杂指令集和精简指令集 ➢复杂指令集计算机CISC 指令系统丰富、程序设计方便、程序短小、执 行性能高 处理器硬件复杂，不易使用先进的流水线技术， 导致其执行速度和性能难以进一步提高 ➢精简指令集计算机RISC 指令系统很简单，只有少数简单、常用的指令 处理器硬件简单，比较方便地实现优化 80%和20%规律
微机原 处理器性能公式 理>处理器执行时间=Ic×CP×T IC=程序的指令条数 CPI=执行每条指令所需的平均时钟周期数 T=每个时钟周期的时间(时钟频率的倒数) 版处理器执行程序时间越少,计算机性能越高 械·减少时钟周期时间T,即提高时钟频率 ·CISC通过使用复杂指令减少IC 醛·RISC使用简单指令减少CP 相互借鉴、共同提高
微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社 处理器性能公式 ➢处理器执行时间＝IC×CPI×T IC＝程序的指令条数 CPI＝执行每条指令所需的平均时钟周期数 T＝每个时钟周期的时间（时钟频率的倒数） ➢处理器执行程序时间越少，计算机性能越高 减少时钟周期时间T，即提高时钟频率 CISC通过使用复杂指令减少IC RISC使用简单指令减少CPI 相互借鉴、共同提高
微机原 9.1.2RISc技术的主要特点 骂≥指令条数较少 接 寻址方式简单 技 不>面向寄存器操作 4>指令格式规整 版 机>单周期执行 x>先进的流水线技术 >编译器优化 社 ●●●●●● Load- Store结构
微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社 9.1.2 RISC技术的主要特点 ➢指令条数较少 ➢寻址方式简单 ➢面向寄存器操作 ➢指令格式规整 ➢单周期执行 ➢先进的流水线技术 ➢编译器优化 ➢…… Load-Store结构