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静鬣确。电子科技大学硕士学位论文第一流水线勿黝 第二流水线 所

时间:2018-09-09 整理:喜乐99在线娱乐首页 点击:收藏本页
静鬣确。电子科技大学硕士学位论文第一流水线勿黝 第二流水线 所示的超标量流水线由五个流水线级组成该流水线在一个时钟周期 内同时发出两条指令 为双发射结构。超标量流水线中具有多个执行部件 所以 在执行流水线时 两条指令分发到两个独立的执行部件去分别...
 

  静鬣确。电子科技大学硕士学位论文第一流水线勿黝 第二流水线 所示的超标量流水线由五个流水线级组成该流水线在一个时钟周期 内同时发出两条指令 为双发射结构。超标量流水线中具有多个执行部件 所以 在执行流水线时 两条指令分发到两个独立的执行部件去分别执行。 在双发射结构中 每个周期发出的指令数为 理论上

  静鬣确。电子科技大学硕士学位论文第一流水线勿黝 第二流水线 所示的超标量流水线由五个流水线级组成该流水线在一个时钟周期 内同时发出两条指令 为双发射结构。超标量流水线中具有多个执行部件 所以 在执行流水线时 两条指令分发到两个独立的执行部件去分别执行。 在双发射结构中 每个周期发出的指令数为 理论上的最佳。但就 图中的双发射结构来讲 每一个流水线级内取出的两条指令可能有数据相关和 控制相关 而且本周期内的两条指令与下一周期内的两条指令之间也可能发生相 关性问题。所以 在多发射结构中的指令调度任务非常重要。 发射策略 架构拥有功能强大的优化编译器 优化编译在提高整个系统的性能中发 挥了很重要的作用。编译器能够分析数据流和控制流 并在这个基础上调整 指令的执行顺序 巧妙安排寄存器的用法。在指令的执行中出现的数据相关和控 制相关的问题 优化编译器可以进行辅助处理。例如 访存引起的数据相关 以通过合理的利用寄存器使之达到最小的影响程度。再例如优化编译程序可以 通过使用延迟转移的方法重新安排指令顺序来处理无法预测的条件转移。当处理 器在判断转移条件时 允许条件转移指令后面的指令先执行。 基于以上因素 在双发射流水线的设计中 应该充分利用的优化编译技 在指令发射顺序的问题上采用静态发射的策略。静态发射依靠编译器在编 译时对所有的指令进行排序 并按此顺序静态发射指令。优化编译器需要进行的 工作有 通过调整指令顺序 排除同级两条指令之间的相关性 将转移分支指令分配到第一流水线中运行 并尽量通过调整指令顺序 使转移分支指令后一周期的两条流水线进行有用操作 减少空操 作指令的插入。第二章位流水线方案研究 虽然采用静态发射策略 但当流水线涉及到不同周期指令间的相关问题时 仍需要做出动态决策。 控制相关 在本文的设计方案中 分支跳转指令被设定在第一流水线中执行。当指令流 执行到分支指令或者跳转指令的时候 将会产生控制相关。此时 并不能够简单 地执行分支指令或者跳转指令后面的指令 而是只有首先判断了分支指令中的条 件是否成立之后 才能决定下面将从何处开始执行指令。这样 就会产生流水线 的断流。流水线断流几个周期 将由分支条件在何处完成判断来决定。 控制相关有如下三种解决方法 两周期延迟方式。在两周期延迟方式中 分支条件在执行阶段来 判断。然后 使用判断的结果来决定下一条指令从何处执行。两周期延迟模式的 指令执行流程为 周期 届继指令的阶段只有在分支指令的执行阶段完成之后才能够执行 即在第周期执行。这样、周期将空闲。 一周期延迟方式。在一周期延迟方式中 分支条件在执行阶段来 判断。然后 使用判断的结果来决定下一条指令从何处执行。一周期延迟模式的 指令执行流程为 电子科技大学硕士学位论文 后继指令的阶段只有在分支指令的执行阶段完成之后才能够执行 即在第周期执行。这样周期将空闲。 无延迟方式。喜乐娱乐城。在无延迟方式中 分支条件在执行阶段来判断。然后 使用判断的结果来决定下一条指令从何处执行。无延迟模式的指令执行流程为 后继指令的阶段在分支指令的执行阶段完成之后才能够执行 即在 第周期执行。此时无周期空闲。 本设计将采用无延迟方式进行处理 以获得最佳的流水线效率。喜乐99在线娱乐首页 数据相关 在数据相关中 一条指令的执行需要上一条或者上几条指令的执行结果。通 常情况下 在指令完成执行之后把执行结果保存到寄存器或者存储器中。然后 后面的指令再从寄存器或者存储器中读出相应的执行结果 作为操作数来完成指 令执行。当发生数据相关时 如果等到上一条或者上几条指令把执行结果写到寄 存器或者存储器中之后 再执行指令 将造成相关指令的等待 造成流水线的断 流现象。所以 当发生数据相关时 需要尽可能早的把上一条或者上几条指令的 执行结果交给相关指令作为操作数。此时需要在指令执行流程中搭建“前向数据 通路”来解决数据相关问题。 一般每条指令的运行结果数据的来源有三种 执行阶段 该阶段的运行结果数据来自于寄存器堆或者指令字 执行阶段 该阶段的运行结果数据来自于算术逻辑单元 执行阶段 该阶段的运行结果数据来自于存储器、协处理器等设备。 当前指令 执行到阶段需要从寄存器堆中取得数据时 如果前面第三条指 一不是乘法或者除法指令则已经运行到了执行阶段。此时 指令 运行结果在该周期中间写入到寄存器堆中所以 指令 。就可以直接从寄存器堆电子科技大学硕士学位论文 用指令 。的运行结果 就需要把指令 。的运行结果提前引入到指令』。的阶 段输入数据寄存器的数据输入端 如图 所示。 图一当前指令与前面第一条指令的数据关系如果指令 。喜乐99在线娱乐首页,不是或者乘法和除法指令 并且运行结果数据来 执行阶段 则此时还没有得到运算结果。如果指令。喜乐99在线娱乐首页需要使用指令 行结果则需要阻塞等待 直至指令 。的运行结果完成 如图 所示 阻塞 图一数据相关导致的阻塞等待 在双发射结构下 两条流水线均需建立前向数据通路 且此时的前向数据通 路同时对两条流水线进行数据连接 形成四通道结构。数据前传可以发生在两条 流水线中的任一条上 或在两条流水线之间进行。如图 所示。 流水线第二流水线 双发射四通道前向数据通路电子科技大堂硕士学位论翼薪一二是面 遣躐转换之后从存德嚣巾读出指令滟醅瓣 】。然螽把该捺令保存在毒 以便于下一个处理阶段阶段的进步处理。 当发生中断的时候 需骚在发生中断的指令的后面插入延迟 威麓中断处理 程序开始执行为止。所以 獭发生中断的时候 需溪把阶段读入的指令清零。 这样 农拯令写入寄存器之嘉蓼 班次定愚锻臻令写入至寄存瓣遥是把写入裂寄存器。 另外 从存储器中读取指令的时候 需要缀避虚拟地址到物理濑址的转换过 程。在地址转换过程中 可能会发生地址错误、例外等中断事件。此时 读入 的指令斑定义。同时 该指令前面正在执行的搬令还需要正常的执行。所以 然发生了中断毽不能立刻遂入到中断教行。在本设计中 中断将在拱嬲执行除 覆统一鲶遴。这样 苏矮予密令妥达酬执行阶段的时候 能够有足够多的倍患避行中断处理。和指令一样 等信息保存在流水线寄存器中。该部分的逻辑描述如下

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