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流水线技术

五段基本流水线

IF 取指 $\rightarrow$ ID 译码 & 取数 $\rightarrow$ EX 执行 $\rightarrow$ MEM 访存 $\rightarrow$ WB 写回寄存器。

数据通路

数据在功能部件之间传送的路径被称为数据通路 ,包括数据通路上流经的部件,如程序计数器,ALU,通用寄存器、状态寄存器、异常和中断处理逻辑等。

数据通路由控制部件控制,控制部件根据每条指令功能的不同生成对数据通路的控制信号,因此,数据通路不包括控制部件。

流水线的 CPI

下列处理器类型,理想情况下 CPI 为 1 的是 :

I. 单周期 CPU

II. 多周期 CPU

III. 基本流水线 CPU

IV. 超标量流水线 CPU

解答 :

对于单周期 CPU,令指令周期 = 时钟周期,CPI = 1。

对于多周期 CPU,CPU 执行过程分为几个阶段,每个阶段用一个时钟完成,每种指令所用的时钟数可以不同,CPI > 1。

对于基本流水线 CPU,令每个时钟周期流出一条指令,CPI = 1。

对于超标量流水 CPU,每个时钟周期流出多条指令,CPI < 1。

程序控制类指令的功能

程序控制类指令的功能是改变程序的执行顺序

RISC 机器一定是流水 CPU

流水 CPU 是以 时间并行性 为原理构造的处理器,是一种非常 经济适用 的并行技术。

指令周期

1,指令周期 : 取值周期,间址周期,执行周期,中断周期。

2,指令周期常用若干机器周期表示,一个机器周期又包含若干时钟周期(也称为节拍或T周期,它是 CPU 操作的最基本单位)。