流水線基本概念ppt課件

1、1243.1流水線的根本概念3.1.1 根本概念 1. 1. 產(chǎn)品消費流水線產(chǎn)品消費流水線下面經(jīng)過一個例子來闡明流水線的益處下面經(jīng)過一個例子來闡明流水線的益處: : 兩種方案 兩種方案的任務(wù)過程對比第三章 流水線技術(shù)224324 流水線消費過程的籠統(tǒng)描畫 這種流水任務(wù)方式的主要特點4242. 指令流水線把指令的解釋過程分解為把指令的解釋過程分解為“分析和分析和“執(zhí)行執(zhí)行兩個子過程，并讓這兩個子過程分別用獨立的分兩個子過程，并讓這兩個子過程分別用獨立的分析部件和執(zhí)行部件來實現(xiàn)。析部件和執(zhí)行部件來實現(xiàn)。理想情況：速度提高一倍理想情況：速度提高一倍3.1 流水線的根本概念5246243. 浮點加法流

2、水線把浮點加法的全過程分解為“求階差、“對階、“尾數(shù)相加、“規(guī)格化四個子過程，并讓它們分別用各自獨立的部件來實現(xiàn)。理想情況：速度提高3倍3.1 流水線的根本概念7243.1 流水線的根本概念8244. 時空圖時空圖從時間和空間兩個方面描畫了流水時空圖從時間和空間兩個方面描畫了流水線的任務(wù)過程。時空圖中，橫坐標(biāo)代表時間，線的任務(wù)過程。時空圖中，橫坐標(biāo)代表時間，縱坐標(biāo)代表流水線的各個段。縱坐標(biāo)代表流水線的各個段。3.1 流水線的根本概念92410245. 流水技術(shù)流水技術(shù)是指：將一個反復(fù)的時序過程分解流水技術(shù)是指：將一個反復(fù)的時序過程分解成為假設(shè)干個子過程，而每個子過程都可有效地成為假設(shè)干個子過程

3、，而每個子過程都可有效地在在其公用功能段上與其他子過程同時執(zhí)行。其公用功能段上與其他子過程同時執(zhí)行。6流水技術(shù)的特點(1) (1) 流水過程由多個相聯(lián)絡(luò)的子過程組成，每個流水過程由多個相聯(lián)絡(luò)的子過程組成，每個子過程稱為流水線的子過程稱為流水線的“級或級或“段。段?！岸味蔚臄?shù)的數(shù)目稱為流水線的目稱為流水線的“深度。深度。(2) (2) 每個子過程由公用的功能段實現(xiàn)；每個子過程由公用的功能段實現(xiàn)；3.1 流水線的根本概念1124(4) (4) 流水線需求有流水線需求有“經(jīng)過時間第一個義務(wù)流出結(jié)果經(jīng)過時間第一個義務(wù)流出結(jié)果所所需的時間，在此之后流水過程才進(jìn)入穩(wěn)定任務(wù)狀需的時間，在此之后流水過程才進(jìn)入

4、穩(wěn)定任務(wù)狀態(tài)，每一個時鐘周期拍流出一個結(jié)果；態(tài)，每一個時鐘周期拍流出一個結(jié)果；(3) (3) 各個功能段所需時間應(yīng)盡量相等，否那么，時間各個功能段所需時間應(yīng)盡量相等，否那么，時間長長的功能段將成為流水線的瓶頸，會呵斥流水線的的功能段將成為流水線的瓶頸，會呵斥流水線的 “堵塞和堵塞和“斷流。這個時間普通為一個時鐘斷流。這個時間普通為一個時鐘周期周期拍；拍；(5) (5) 流水技術(shù)適宜于大量反復(fù)的時序過程，只需輸入流水技術(shù)適宜于大量反復(fù)的時序過程，只需輸入端能延續(xù)地提供義務(wù)，流水線的效率才干充分發(fā)端能延續(xù)地提供義務(wù)，流水線的效率才干充分發(fā)揮。揮。3.1 流水線的根本概念13243.1.2 流水線的

5、分類流水線可以按不同的觀念進(jìn)展分類。 單功能流水線：只能完成一種固定功能的 流水線。 多功能流水線：流水線的各段可以進(jìn)展不同的 銜接，從而實現(xiàn)不同的功能。 例如： TI ASC的多功能流水線1按功能的多少來分3.1 流水線的根本概念1524在靜態(tài)流水線中，只需當(dāng)輸入是一串一樣在靜態(tài)流水線中，只需當(dāng)輸入是一串一樣的運算操作時，流水的效率才干得到發(fā)揚。的運算操作時，流水的效率才干得到發(fā)揚。動畫演示動畫演示2按同一時間內(nèi)各段之間的銜接方式來分 靜態(tài)流水線：在同一時辰，流水線的各段只能 按同一種功能的銜接方式任務(wù)。 3.1 流水線的根本概念1624 動態(tài)流水線：在同一時辰，流水線的各段可以 按不同功能

6、的銜接方式任務(wù)。 動畫演示 這樣就不是非得一樣運算的一串操作才干 流水處置。 優(yōu)點：能提高流水線的效率 缺陷：會使流水線的控制變得復(fù)雜3.1 流水線的根本概念 靜、動態(tài)流水線時空圖的對比18243按照流水線的級別來分 部件級流水線運算操作流水線：把處置機的 算術(shù)邏輯部件分段，使得各種數(shù)據(jù)類型的操作能 夠進(jìn)展流水。 處置機級流水線指令流水線：把指令的解釋 執(zhí)行過程按照流水方式進(jìn)展處置。 例如：前面把指令解釋過程分解為： 分析和執(zhí)行 DLX的根本流水線把指令解釋過程分解為： 取指令、指令譯碼、執(zhí)行、訪存、寫回。 (圖示)3.1 流水線的根本概念19243.1 流水線的根本概念2024 處置機間流水

7、線宏流水線：它是指由兩個 以上的處置機串行地對同一數(shù)據(jù)流進(jìn)展處置， 每個處置機完成一項義務(wù)。 動畫解析3.1 流水線的根本概念21244按照數(shù)據(jù)表示來分 向量處置機：具有向量指令和向量數(shù)據(jù)表示的 處置機。 例如：TI ASC, CRAY-I 等 標(biāo)量處置機：不具有向量指令和向量數(shù)據(jù)表示， 僅對標(biāo)量進(jìn)展流水處置的處置機。 例如：IBM360/91, Amdahl 470V/6 等5. 5. 按照能否有反響回路來分按照能否有反響回路來分 線性流水線：流水線中的各段串行銜接，沒 有反響回路。 非線性流水線：流水線中的各段除有串行銜接 外，還有反響回路。 (舉例)3.1 流水線的根本概念22243.1 流水線的根本概念 流水線的調(diào)度問題