请问非线性流水线的特点和预约表的特点是什么,谢谢

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/05/28 04:18:50
系统结构的问题(请问非线性流水线的特点和预约表的特点是什么,谢谢~~~~~~~~~~~~~~~)

流水线(pipeline)是 Intel首次在486芯片中开始使用的。流水线的工作方式就象工业生产上的装配流水线。在CPU中由5~6个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线,然后将一条X86指令分成5~6步后再由这些电路单元分别执行,这样就能实现在一个CPU时钟周期完成一条指令,因此提高了CPU的运算速度。超流水线是指某型 CPU内部的流水线超过通常的5~6步以上,例如Pentium pro的流水线就长达14步。将流水线设计的步(级)数越多,其完成一条指令的速度越快,因此才能适应工作主频更高的CPU。
  如今Intel每次发布新处理器产品的时候,我们都有必要对处理器流水线的问题加以说明,以解释为什么3GHz的P4会在性能上和2GHz的Athlon差不多。Prescott的流水线管长度比Northwood长了近55%,这让我们老调重弹。

  处理器的流水线好比汽车生产车间里的装配线。但CPU的流水线并不是物理意义上的,数据也并不是从一端进入,另一端输出。实际上它是一个指令处理的步骤集合,每一条指令必须经过相同的步骤,我们把它们称为级数。流水线的级数给指令指明方向,告诉它们下面是进行加操作,还是存储数据,并且给出地址。

  最基本的CPU流水线分成5级,如果将每一步细化便可以扩展到10级。流水线必须实现相同的目标:引入指令,输出结果,但级数的不同会让效率发生变化。5级流水线每一步花费的工作量要比十级流水线更大。如果其他保持不变,那么我会选择5级流水线,因为实现5级数据处理更加容易,如果每一级不能保持全速运算,那CPU的效率会大大下降。

  选择更多流水线的理由是,如果每一级的处理过程更简单,那处理的速度会加快。最复杂的那一级会是整个运算中最慢的一环,它将决定整体的运行速度。

  如果我们假设5级流水线的每一级都要花费1ns来完成,每一级运算的周期为一个时钟频率,那么我们得到了1GHz的处理速度。当我们增加线管级数时,这时很难保证每一级都全速运行,我们必须通过缩短每一级运算的周期来进行弥补。庆幸的是,由于每个时钟频率的工作量减少了,我们能有效缩短周期,在后者的设计中,时钟周期可以缩短到0.5ns。

  十级流水线实现了2GHz的运行频率,它是前