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长沙生产流水线技术执行讲解

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长沙生产流水线技术执行讲解

发布日期:2017-08-18 作者: 点击:

   生产长沙流水线技术是一种将每条指令分解为多步,并让各步操作重叠,从而实现几条指令并行处理的技术。程序中的指令仍是一条条顺序执行,但可以预先取若干条指令 ,并在当前指令尚未执行完时,提前启动后续指令的另一些操作步骤。这样显然可加速一段程序的运行过程。

  流水线的6步为:

  ( 1 ) 取指令。C P U从高速缓存或内存中取一条指令。

  ( 2 ) 指令译码。分析指令性质。

  ( 3 ) 地址生成。很多指令要访问存储器中的操作数,操作数的地址也许在指令字中,也许要经过某些运算得到。

  ( 4 ) 取操作数。当指令需要操作数时,就需再访问存储器,对操作数寻址并读出。

  ( 5 ) 执行指令。由A L U执行指令规定的操作。

  ( 6 ) 存储或“写回”结果。最后运算结果存放至某一内存单元或写回累加器A。

  在理想情况下,每步需要一个时钟周期。当流水线完全装满时,每个时钟周期平均有一条指令从流水线上执行完毕输出结果,就像轿车从组装线上开出来一样。 P e n  t i u m、Pentium Pro和Pentium II处理器的超标量设计更是分别结合了两条和三条独立的指令流水线,每条流水线平均在一个时钟周期内执行一条指令,所以它们平均一 个时钟周期分别可执行2 条和3条指令。

  流水线技术是通过增加计算机硬件来实现的。例如要能预取指令,就需要增加取指令的硬件电路,并把取来的指令存放到指令队列缓存器中,使M P U能同时进行取指令 和分析、执行指令的操作。因此,在1 6位/3 2位微处理器中一般含有两个算术逻辑单元A L U,一个主A L U用于执行指令,另一个A L U专用于地址生成,这样才可使地址 计算与其它操作重叠进行。

  在理想情况下,每步需要一个时钟周期。当流水线完全装满时,每个时钟周期平均有一条指令从流水线上执行完毕,输出结果,就像轿车从组装线上开出来一样。

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