指令流水线技术 图4-24 Instruction Register ALU Data Register Total ·分解指令执行步骤 Instruction class fetch read operation access write time Load doubleword (ld) 200ps 100ps 200ps 200ps 100ps 800ps 一流水线“级”/“段” Store doubleword(sd） 200ps 100ps 200ps 200ps 700ps R-format(add,sub, 200pS 100ps 200ps 100ps 600ps and,or) 一每个流水段所需的时间 Branch (beq) 200ps 100ps 200ps 500ps ·一个时钟周期（机器周期） Program 一流水线深度：段数 execution 200 400600 800 1000120014001600 1800 Time order ·深好浅好？ (in instructions) dx1,100(x4) Instruction Data fetch Reg ALU Reg access ·Pipelining Idealism 1dX2,200x4 800ps nstruction Data fetch Reg ALU Reg access -各段均衡(latency) 1dX3.400x4) Instruction 800ps fetch ·执行时间长的流水段将成 800ps 为瓶颈，造成block/stall Program execution 200 400 600 800 1000 12001400 Time 一重复相同的指令 order (in instructions) ·单功能流水线 1dx1.100(x4) Instructior Reg ALU Data fetch access Reg Instructior Reg ALU Data 一指令流无依赖 1dx2,200(x4) 200ps fetch access Reg Instruction Data dx3.400(x4) 200ps ALU fetch Reg access 图4-25 ·单周期VS流水线性能 200ps200ps200ps200ps200ps 55 指令流水线技术 • 分解指令执行步骤 – 流水线“级”/“段” – 每个流水段所需的时间 • 一个时钟周期(机器周期) – 流水线深度：段数 • 深好浅好？ • Pipelining Idealism – 各段均衡（latency） • 执行时间长的流水段将成 为瓶颈，造成block/stall – 重复相同的指令 • 单功能流水线 – 指令流无依赖 • 单周期vs流水线性能 图4-25 图4-24