3.2简述流水线技术的特点。 (1)流水过程由多个相联系的子过程组成,每个过程称为流水线的“级”或“段” (2)每个子过程由专用的功能段实现 (3)各个功能段所需时间应尽量相等,否则,时间长的功能段将成为流水线的瓶颈 会造成流水线的“堵塞”和“断流”; (4)流水线需要有“通过时间”(第一个任务流出结果所需的时间),在此之后流水过 程才进入稳定工作状态,每一个时钟周期(拍)流出一个结 (5)流水技术适合于大量重复的时序过程,只有在输入端能连续地提供任务,流水线 的效率才能充分发挥。 3.3请画出DX基本流水线,并简述其工作原理 工作原理:把一条DX指令在5个周期内实现,将每一个时钟周期看作是流水线的一个 时钟周期,硬件每个时钟周期启动一条新的指令,并执行5条不同指令中的某一部分。每条指 令虽仍需5个时钟周期完成,但提高了吞吐率,实现了流水。 指令/时钟123 56 IF ID EX MEM WB I+1 IF ID EX MEM WB F ID EX MEM WB IF ID EX MEM WB IF ID EX MEM WB 3.5解决流水线结构相关的方法有哪些? (1)流水化功能单元 (2)资源重复 (3)暂停流水线 3.6降低流水线分支损失的方法有哪些? (1)在流水线中尽早判断出分支转移是否成功 (2)尽早计算出分支转移成功时的PC值(即分支的目标地址) “冻结”或“排空”流水线的方法 预测分支失败 预测分支成功 ●延迟分支 第2页共52页第 2 页 共 52页 3.2 简述流水线技术的特点。 （1） 流水过程由多个相联系的子过程组成，每个过程称为流水线的“级”或“段” ； （2） 每个子过程由专用的功能段实现； （3） 各个功能段所需时间应尽量相等，否则，时间长的功能段将成为流水线的瓶颈， 会造成流水线的“堵塞”和“断流”； （4） 流水线需要有“通过时间”(第一个任务流出结果所需的时间)，在此之后流水过 程才进入稳定工作状态，每一个时钟周期(拍)流出一个结果； （5） 流水技术适合于大量重复的时序过程，只有在输入端能连续地提供任务，流水线 的效率才能充分发挥。 3.3 请画出 DLX 基本流水线，并简述其工作原理。 工作原理：把一条 DLX 指令在 5 个周期内实现，将每一个时钟周期看作是流水线的一个 时钟周期，硬件每个时钟周期启动一条新的指令，并执行 5 条不同指令中的某一部分。每条指 令虽仍需 5 个时钟周期完成，但提高了吞吐率，实现了流水。 指令/时钟 1 2 3 4 5 6 7 8 9 I IF ID EX MEM WB I+1 IF ID EX MEM WB I+2 IF ID EX MEM WB I+3 IF ID EX MEM WB I+4 IF ID EX MEM WB 3.5 解决流水线结构相关的方法有哪些？ （1） 流水化功能单元 （2） 资源重复 （3） 暂停流水线 3.6 降低流水线分支损失的方法有哪些？ （1）在流水线中尽早判断出分支转移是否成功； （2）尽早计算出分支转移成功时的 PC 值（即分支的目标地址） ⚫ “冻结”或“排空”流水线的方法 ⚫ 预测分支失败 ⚫ 预测分支成功 ⚫ 延迟分支