微型计算机原理与常用接口技术 hina 54 cat 第十一章 高性能计算机新技术简介
china_54@tom.com 第十一章 高性能计算机新技术简介
微型计算机原理与常用接口技术cms4 a 知识点: 流水线技术 ●RISC、SIMD MMX、SSE、SSE2
china_54@tom.com 知识点： l 流水线技术 l RISC、SIMD l MMX、SSE、SSE2
微型计算机原理与常用接口技术cms4 a 111流水线技术 流水线技术源于工业自动化生产中的流水线操作思想, 是一种同时进行若干操作的并行处理方式 11.1.1标量流水工作原理 在微机系统中,CPU一般依次顺序执行各条指令,当执 行完一条指令后,再取出下一条指令并执行。 分析K执行K 分析K+1执行K+1 分析K+2执行K+2 图11-1顺序执行
china_54@tom.com 流水线技术源于工业自动化生产中的流水线操作思想， 是一种同时进行若干操作的并行处理方式。 11.1 流水线技术 11.1.1 标量流水工作原理 在微机系统中，CPU一般依次顺序执行各条指令，当执 行完一条指令后，再取出下一条指令并执行。 图11-1 顺序执行
微型计算机原理与常用接口技术cms4 a 111.2超流水线超标量方法 通常的超标量具有如下特点: ●配置有多个性能不同的处理部件,采用多条流水线并行处理。 ●如果能同时对若干条指令进行译码,将可以并行执行的指令送往不同的 执行部件,从而达到在每个周期启动多条指令的目的。 ●在程序运行期间,由硬件(通常是状态记录部件和调度部件)来完成指 令调度。 111.3超长指令字(VLIW)技术 VLIW的主要特点如下 ●只有一个控制器,且每个周期只启动一条长指令。 ●超长指令字被分成多个控制字段,每个字段独立地控制每个功能部件。 ●含有大量的数据通路和功能部件,但是控制硬件较简单。 ●在编译阶段完成超长指令中多个可并行执行操作的调度
china_54@tom.com 11.1.2 超流水线超标量方法 通常的超标量具有如下特点： l配置有多个性能不同的处理部件，采用多条流水线并行处理。 l如果能同时对若干条指令进行译码，将可以并行执行的指令送往不同的 执行部件，从而达到在每个周期启动多条指令的目的。 l在程序运行期间，由硬件（通常是状态记录部件和调度部件）来完成指 令调度。 11.1.3 超长指令字（VLIW）技术 VLIW的主要特点如下： l只有一个控制器，且每个周期只启动一条长指令。 l超长指令字被分成多个控制字段，每个字段独立地控制每个功能部件。 l含有大量的数据通路和功能部件，但是控制硬件较简单。 l在编译阶段完成超长指令中多个可并行执行操作的调度
微型计算机原理与常用接口技术cms4 a 111.4他相关技术 1乱序执行技术 2分支预测和推测技术 3指令特殊扩展技术 112RIsC、SIMD简介 112.1RISC技术 RISC是 Reduced Instruction Set Computer的缩写,即精简指令集计算 机。而CISC是 Complex Instruction Set Computer的缩写,即复杂指令系统 计算机。 1122SIMD技术 SIMD是 Single Instruction Multiple Datal的缩写,即单指令多数据 SIMD结构的CPU有多个执行部件,但都受同一个指令部件的控制
china_54@tom.com 11.1.4 他相关技术 1.乱序执行技术 2.分支预测和推测技术 3.指令特殊扩展技术 11.2 RISC、SIMD简介 11.2.1 RISC技术 RISC是Reduced Instruction Set Computer的缩写，即精简指令集计算 机。而CISC是Complex Instruction Set Computer的缩写，即复杂指令系统 计算机。 11.2.2 SIMD技术 SIMD是Single Instruction Multiple Data的缩写，即单指令多数据。 SIMD结构的CPU有多个执行部件，但都受同一个指令部件的控制
微型计算机原理与常用接口技术cms4 a 113MMX、SSE、SSE2技术 113.IMMX技术 MMX是英语 Multi media eXtention的缩写,即多媒体增强指令集 它是为多媒体技术而设计的。 1MMX寄存器 2MMX数据类型 3单指令多数据执行方式 4.数据存放格式 11.3.2SSE技术 SSE对于IA编程环境而言,还提供了如下的新扩展: ●8个SIMD浮点寄存器(XMM0~XMM7) ●SIMD浮点数据类型(128位紧缩浮点数) ●SSE指令系统
china_54@tom.com 11.3 MMX、SSE、SSE2技术 11.3.1 MMX技术 MMX是英语Multi Media eXtention的缩写，即多媒体增强指令集。 它是为多媒体技术而设计的。 1.MMX寄存器 2.MMX数据类型 3.单指令多数据执行方式 4.数据存放格式 11.3.2 SSE技术 SSE对于IA编程环境而言，还提供了如下的新扩展： l8个SIMD浮点寄存器（XMM0~XMM7） lSIMD浮点数据类型（128位紧缩浮点数） lSSE指令系统
微型计算机原理与常用接口技术cms4 a 1SIMD浮点寄存器 IA的SSE技术提供了8个128位的通用寄存器,每个寄存器可以 直接寻址。这些寄存器是新的,需要能使用该类寄存器的操作系统 支持。 2IMD浮点数据类型 3IMD的执行方式 SSE采用的是单指令多数据(SIMD)技术,它按照128位浮点 寄存器中的单精度浮点数来完成算术和逻辑操作。 4数据格式 SE采用的是编号为0~127紧缩128位数据 5SIMD浮点控制/状态寄存器 MXCSR为SIMD控制/状态寄存器,它用来屏蔽/开放数值异常处 理、设置舍入方式、设置清零方式和观察状态标志。 113.3SSE2技术
china_54@tom.com 1.SIMD浮点寄存器 IA的SSE技术提供了8个128位的通用寄存器，每个寄存器可以 直接寻址。这些寄存器是新的，需要能使用该类寄存器的操作系统 支持。 2.SIMD浮点数据类型 3.SIMD的执行方式 SSE采用的是单指令多数据（SIMD）技术，它按照128位浮点 寄存器中的单精度浮点数来完成算术和逻辑操作。 4.数据格式 SSE采用的是编号为0~127紧缩128位数据。 5.SIMD浮点控制／状态寄存器 MXCSR为SIMD控制/状态寄存器，它用来屏蔽/开放数值异常处 理、设置舍入方式、设置清零方式和观察状态标志。 11.3.3 SSE2 技术