体系结构第3章-第1讲课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,计算机体系结构,*,计算机体系结构,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,国家精品资源共享课程：计算机体系结构,第三章：流水线技术,第三章 流水线技术,3.1,流水线基本概念,3.2,MIPS,基本流水线,3.3,流水线中的相关,3.4,实例分析：,MIPS R4000,3.5,向量处理机,本章内容,流水线基本概念,流水线分类,3.1,流水线基本概念,(2),两种解决方案,方案一：增加,3,名工人、,3,套设备。,方案二：产品生产采用流水线方式，分为,4,道工序；增加,3,名工人，每人负责一道工序。,(3),两种方案的工作过程对比,两种方案中，单件产品的生产时间均不变。,但在稳定情况下，,方案一：每,4,分钟，,4,件产品同时进入流水线，,4,件成品同时离开流水线，需要增加,3,套设备。,方案二：每分钟，,1,件产品进入流水线，,1,件成品离开流水线，不需要增加任何设备。,(4),方案二的主要特点,每件产品还是要经过,4,道工序处理，单件产品的加工时间并没有改变，但它将各个工人的操作时间重叠在一起，使得每件产品的产出时间从表面上看是从原来的,4,分钟缩减到,1,分钟，提高了产品的产出率。,3.,流水技术,将一重复的时序过程分解为若干子过程，每个子过程都可有效地在其专用功能段上与其它子过程同时执行，这种技术称为,流水技术,。,4.,时,-,空图,从,时间,和,空间,两个方面描述流水线的工作过程，横坐标表示时间，纵坐标表示各流水段。,5.,流水线的特点,流水过程由多个相关的子过程组成，这些子过程称为流水线的“,级,”或“,段,”。段的数目称为流水线的“,深度,”。,每个子过程由专用的功能段实现,各功能段的时间应基本相等，通常为,1,个时钟周期（,1,拍）,流水线需要经过一定的,通过时间,才能稳定。,流水技术适合于,大量重复,的时序过程。,2.,静态流水线和动态流水线,按同一时间内流水段的连接方式划分,静态流水线，,是指在同一时间内，流水线的各段只能按同一种功能的连接方式工作。,例如：,TI ASC,的流水线,适合于处理一串相同的运算操作,动态流水线，,是指在同一时间内，当某些段正在实现某种运算时，另一些段却在实现另一种运算。,图,3.6,会使流水线的控制变得很复杂,4.,标量流水处理机和向量流水处理机,按照数据表示来进行分类,标量流水处理机，,是指处理机不具有向量数据表示，仅对标量数据进行流水处理。,例如,IBM360/91,，,Amdahl 470V/6,等,向量流水处理机，,是指处理机具有向量数据表示，并通过向量指令对向量的各元素进行处理。,例如,TI ASC,、,STAR-100,、,CYBER-205,、,CRAY-1,、,YH-1,等,5.,线性流水线和非线性流水线,按照是否有反馈回路来进行分类,线性流水线,是指流水线的各段串行连接，没有反馈回路。,非线性流水线,是指流水线中除有串行连接的通路外，还有反馈回路。,存在,流水线调度问题,。,确定什么时候向流水线引进新的输入，从而使新输入的数据和先前操作的反馈数据在流水线中不产生冲突，此即所谓,流水线调度,问题。,图,3.4,流水线技术原理,图,3.5 TI ASC,的多功能流水线,图,3.6,动、静态流水线时空图,谢谢！,