第三章流水线技术

流水线的基本概述：将一个重复的时序过程，分解为若干个子过程，而 每个子过程都可以有效的在其专用功能段上与其他 子过程同时执行。

第三章 流水线技术

• 流水线的基本概述
  • 将一个重复的时序过程，分解为若干个子过程，而每个子过程都可以有效的在其专用功能段上与其他子过程同时执行
  • 流水线的特点
  • 流水线的分类
    • 按照功能分类
      • 单功能流水线
      • 多功能流水线
    • 按照同一时间内各段之间的连接方式分类
      • 静态流水线
      • 动态流水线
    • 按照级别分类
      • 部件级（运算操作流水线）
      • 处理机级（指令流水线）
      • 处理机间（宏流水线）
    • 按照数据表示分类
      • 标量流水处理机
      • 向量流水处理机
    • 按照是否有反馈回路分类
      • 线性流水线
      • 非线性流水线
• MIPS的基本流水线
• 流水线的性能分析
  • 吞吐率
    • 概念
    • 最大吞吐率
    • 实际吞吐率
  • 加速比
    • 概念
    • 公式
  • 效率
    • 概念
    • 公式
      • 各段时间相等
      • 各段时间不等
  • 关系
  • 有关流水线性能的若干问题
• 流水线中的相关
  • 3种类型
    • 结构相关
    • 数据相关
      • 分类
        • 写后写
        • 读后写
          • 在MIPS流水线中不会产生这种类型的数据相关
        • 写后读
          • 采用定向消除
        • 读后读
          • 不存在数据相关问题
      • 需要暂停的数据相关
    • 控制相关
      • 分支指令的实现
      • 减少分支开销的途径
        • 在流水线中应尽早判断分支流水是否成功
        • 转移成功时，应尽早计算出转移目标地址
      • 程序中分支的行为特点
        • 各种能改变PC值指令的执行频道
        • 条件分支转移成功概率
      • 减少流水线分支损失的方法
        • 冻结或排空流水线
        • 预测分支转移失败
        • 预测分支转移成功
        • 延迟分支
          • 从前调度
          • 从目标处调度
          • 从失败处调度
• 向量处理机
  • 向量数据表示和流水线数据的结合
  • 向量处理方式
    • 水平（横向）处理方式
      • 相关 N次
      • 功能切换 2N次
    • 垂直（纵向）处理方式
      • 相关 1次
      • 功能切换 1次
    • 分组（纵横）处理方式
      • 相关 1次
      • 功能切换 2次