《计算机系统结构》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章 流水线处理技术

(2)长城386指令流水线 口内部有六个部件 总线接口部件:同外部的接口取指令、读写数据。 I部件: 指令预取部件:取指令放在16个字节指令预取队列。 指令译码部件:形成指令微码,指令队列中可放3条指令 E部件: 执行部件:控制、数据部件、保护测试部件 分段部件}存储管理部件 分页部件 取指令1取指令2取指令3取指令4存结果1取指令取指令6 指令译码器1指令译码2指令译码到指令译码4指令译码5 执行1 执行2 执行3 执行4 地址变换和MMU 地址变换和MMU 下午1时27分 80386的指令流水处理 16

下午11时27分 16 （2）长城386指令流水线 ❑ 内部有六个部件 总线接口部件：同外部的接口 取指令、读写数据。 I部件： 指令预取部件：取指令放在16个字节指令预取队列。 指令译码部件：形成指令微码，指令队列中可放3条指令 E部件： 执行部件：控制、数据部件、保护测试部件 分段部件 分页部件 存储管理部件 取指令1 取指令2 取指令3 取指令4 存结果1 取指令5 取指令6 指令译码器1 指令译码2 指令译码3 指令译码4 指令译码5 执行1 执行2 执行3 执行4 地址变换和MMU 地址变换和MMU 80386的指令流水处理

5.2.4流水线性能分析计算 技术指标 衡量流水线处理机的性能主要是吞吐率、加速比和效率 1.吞吐率:单位时间内能处理的指令条数或能输出的数据 量。吞吐率越高,计算机系统的处理能力就越强。就流水线而 言,吞吐率就是单位时间内能流出的任务数或能流出的结果数 √最大吞吐率:流水线达到稳定状态后可获得的吞吐率 (1)Tp 1/t max (2)TPm3=1max△t1,△t2,△t3,△t} “瓶颈”子过程: 2 3 4 下午1时27分 △t △t 3△t △t

下午11时27分 17 5．2．4 流水线性能分析计算 一． 技术指标 衡量流水线处理机的性能主要是吞吐率、加速比和效率。 1．吞吐率：单位时间内能处理的指令条数或能输出的数据 量。吞吐率越高，计算机系统的处理能力就越强。就流水线而 言，吞吐率就是单位时间内能流出的任务数或能流出的结果数。 ✓最大吞吐率：流水线达到稳定状态后可获得的吞吐率。 （1）Tpmax=1/t （2）TPmax=1/ max{t 1，t 2，t 3，t 4 } ✓ “瓶颈”子过程： 1 2 3 4 t t 3t t

子过程3为瓶颈段的时空图 输出 S4 2 3 4 S3 2 3 4 S2 2 3 2 3 4 T t1 t3 t, tg to to tu tm2 ti3 t14 t5 最大吞吐率 TMax=1/3△t 下午1时27分

下午11时27分 18 子过程3为瓶颈段的时空图 最大吞吐率TPmax=1/3t S T S1 S2 S3 S4 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t12 t13 t14 t15 1 2 3 4 t11 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 输出

解决瓶颈有两种方法 A: 2 31“32 33 4 △t △t △t △ △ 瓶颈段细分 3a 3△t Be 2 3b 4 △t △t 3△t △t 3c 3△t 重复设置瓶颈流水段 下午1时27分

下午11时27分 19 1 2 31 32 33 4 1 2 4 3a 3b 3c t t t t t t t t t 3 t 3 t 3 t 瓶颈段细分 重复设置瓶颈流水段 解决瓶颈有两种方法 A： B：

重复设置瓶颈流水段后的工作时空图 S S4 2|3456789101112 S3c 3 6 9 12 S3b 2 8 11 Sal 4 10 S2 12345678910112 s11234s678910112 T 12 17 下午1时27分

下午11时27分 20 T 重复设置瓶颈流水段后的工作时空图 S S1 S2 S3a S3c S3b S4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 4 7 10 2 5 8 11 3 6 9 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 t1 t12 t17