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购买流水线时应考虑的问题和注意事项

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-12-07 0:03:40 * 浏览: 0
关于购买管道的注意事项:管道技术是一种将每个指令分成多个步骤并允许每个步骤的操作重叠的技术,从而实现了对多个指令的并行处理。程序中的指令仍按顺序依次执行,但是可以预先获取多条指令,并且当当前指令尚未执行时,后续指令的其他操作步骤将提前启动。显然,这可以加快程序的运行速度。市场上推出的各种16位/ 32位微处理器基本上都使用管道技术。例如,80486和Pentium都使用6步流水线结构。流水线的6个步骤是:(1)取指令。 CPU从高速缓存或内存中获取一条指令。 (2)指令解码。分析指令的性质。 (3)地址生成。许多指令访问存储器中的操作数。操作数的地址可以在指令字中,也可以通过某些操作获得。 (4)取操作数。当一条指令需要一个操作数时,它需要再次访问存储器,对操作数进行寻址,然后将其读出。 (5)执行指令。指令指定的操作由ALU执行。 (6)存储或“写回”结果。最终的运算结果存储在存储单元中或写回到累加器A。理想情况下,每个步骤都需要一个时钟周期。当流水线完全装满时,平均来说,每个时钟周期从流水线执行一条指令,并输出结果,就像汽车从装配线被驱动一样。 Pentium,PentiumPro和PentiumII处理器的超标量设计分别结合了两个和三个独立的指令流水线。每个流水线平均在一个时钟周期内执行一条指令,因此它们可以执行2条和3条指令。流水线技术是通过添加计算机硬件来实现的。例如,为了能够预取指令,有必要添加取指令硬件电路并将所取的指令存储在指令队列缓冲区中,以便MPU可以在同一位置执行指令取回,分析和执行时间。因此,一个16位/ 32位微处理器通常包含两个算术逻辑单元ALU,一个主ALU用于执行指令,另一个ALU专门用于地址生成,因此地址计算可以与其他操作重叠。