《微机原理A》 第二十五讲:高性能微处理器的先进 技术及典型结构 主讲老师:王克义
《微机原理A》 第二十五讲：高性能微处理器的先进 技术及典型结构 主讲老师：王克义
公 本讲主要内容 流水线技术,超标量技术,超长指令字结构, R|SC技术; P6处理器的核心结构, Alpha21064结构, Itanium处理器结构; 多核处理器的主要特点
本讲主要内容 • 流水线技术，超标量技术，超长指令字结构， RISC技术； • P6处理器的核心结构，Alpha 21064结构， Itanium 处理器结构； • 多核处理器的主要特点
公 251流水线中的“相关”及其处理技术 流水级数为n的流水线,在理想情况下可以使处理器 性能提高n倍。 在实际中,有一些情况会阻止指令流中的下一条指 令在预定的时钟周期内执行,这种情况称为指令间 的相关( dependency)或险态?( hazard 指令间的相关会造成流水线的停顿,使指令不能连 续不断地进入流水线,其结果是降低了流水线的工 作效率 指令间的相关可分为:结构相关、数据相关和控制 相关
25.1 流水线中的“相关”及其处理技术 • 流水级数为n的流水线，在理想情况下可以使处理器 性能提高n倍。 • 在实际中，有一些情况会阻止指令流中的下一条指 令在预定的时钟周期内执行，这种情况称为指令间 的“相关”(dependency)或“险态”(hazard)。 • 指令间的相关会造成流水线的停顿，使指令不能连 续不断地进入流水线，其结果是降低了流水线的工 作效率。 • 指令间的相关可分为：结构相关、数据相关和控制 相关
公 1结构相关 结构相关( structural dependency)亦称资源相关 它是指令流水线中在不同流水级( stage)上重叠执行 的指令之间争用同一硬件资源时所产生的相关。 要缓解结构相关引起的流水线停顿问题,可以采用 把具有访问冲突的资源配置成多套的办法来实现。 可以采用分开式的 Cache,即由指令 Cache和数据 Cache分别提供指令和数据(即所谓哈佛结构),而且 可以把这两个 Cache的总线及存储器地址寄存器也分 开成两套,使得当一条指令在某流水级上访问指令 Cache时,另一条指令在其他流水级上可以在同一时 间访问数据 Cache
1.结构相关 • 结构相关(structural dependency)亦称资源相关。 它是指令流水线中在不同流水级(stage)上重叠执行 的指令之间争用同一硬件资源时所产生的相关。 • 要缓解结构相关引起的流水线停顿问题，可以采用 把具有访问冲突的资源配置成多套的办法来实现。 • 可以采用分开式的Cache,即由指令Cache和数据 Cache分别提供指令和数据(即所谓哈佛结构)，而且 可以把这两个Cache的总线及存储器地址寄存器也分 开成两套，使得当一条指令在某流水级上访问指令 Cache时，另一条指令在其他流水级上可以在同一时 间访问数据Cache
2.数据相关 在流水线中重叠执行的指令中,如果后一条指令 依赖于前面一条指令的执行结果,就会出现数据 相关( data dependency)。 ·在指令流水线中重叠执行的读数和写数指令之 间,若要使用同一个存储单元或同一个通用寄存 器时,就可能发生数据相关
2. 数据相关 • 在流水线中重叠执行的指令中，如果后一条指令 依赖于前面一条指令的执行结果，就会出现数据 相关(data dependency)。 • 在指令流水线中重叠执行的读数和写数指令之 间，若要使用同一个存储单元或同一个通用寄存 器时，就可能发生数据相关