欢迎来到浙江爱马斯智能装备股份有限公司官网!
手机:13758639038 电话:0576-86677258

公司新闻

流水线技术规范
发布日期:2018-09-03 00:00:00 点击数:121

1、超级流水线(SuperPipeline)

超级流水线又叫做深度流水线,它是提高cpu速度通常采取的一种技术。CPU处理指令是通过Clock来驱动的,每个clock完成一级流水线操作。每个周期所做的操作越少,需要的时间久越短,时间越短,频率就可以提得越高。超级流水线就是将cpu处理指令是得操作进一步细分,增加流水线级数来提高频率。频率高了,当流水线开足马力运行时平均每个周期完成一条指令(单发射情况下),这样cpu处理得速度久提高了。当然,这是理想情况下,一般是流水线级数越多,重叠执行的执行就越多,那么发生竞争冲突得可能性就越大,对流水线性能有一定影响现在很多cpu都是将超标量和超级流水线技术一起使用,例如pentiumIV,流水线达到20级,频率最快已经超过3GHZ。教科书上用于教学的经典MIPS只有5级流水。

2、超标量(SuperScalar)

将一条指令分成若干个周期处理以达到多条指令重叠处理,从而提高cpu部件利用率的技术叫做标量流水技术。超级标量是指cpu内一般能有多条流水线,这些流水线能够并行处理。在单流水线结构中,指令虽然能够重叠执行,但仍然是顺序的,每个周期只能发射(issue)或退休(retire)一条指令。超级标量结构的cpu支持指令级并行,每个周期可以发射多条指令(2-4条居多)。可以使得cpuIPC(InstructionPerClock)>,从而提高cpu处理速度。超级标量机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,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。超级标量机主要是借助硬件资源重复(例如有两套译码器和ALU)来实现空间的并行操作。熟知的pentium系列(可能是p-II开始),还有SUNSPARC系列的较高级型号,以及MIPS若干型号等都采用了超级标量技术。

流水线技术3、超长指令字(VLIWVeryLongInstructionWord

超常指令字是由美国Yale大学教授Fisher提出的。它有点类似于超级标量,是一条指令来实现多个操作的并行执行,之所以放到一条指令是为了减少内存访问。通常一条指令多达上百位,有若干操作数,每条指令可以做不同的几种运算。那些指令可以并行执行是由编译器来选择的。通常VLIW机只有一个控制器,每个周期启动一条长指令,长指令被分为几个字段,每个字段控制相应的部件。由于编译器需要考虑数据相关性,避免冲突,并且尽可能利用并行,完成指令调度,所以硬件结构较简单。

VLIW机器较少,可能不太容易实现,业界比较有名的VLIW公司之一是Transmeta,在加州硅谷SantaClara(硅谷圣地之一,还有SanJosePaloAlto)。它做的机器采用X86指令集,VLIW实现,具体资料可以去访问公司的网站。

流水线技术4、向量机(VectorMachine

平时接触的计算机都是标量机,向量机都是大型计算机,一般用于军事工业,气象预报,以及其他大型科学计算领域,这也说明了向量机都很贵。国产的银河计算机就是向量机普通的计算机所做的计算,例如加减乘除,只能对一组数据进行操作,被称为标量运算。向量运算一般是若干同类型标量运算的循环。向量运算通常是对多组数据成批进行同样运算,所得结果也是一组数据。很多做科学计算的大(巨)型机都是向量机,例如国产银河。

5SIMD技术 单指令多数据(SingleInstructionMultipleData)简称SIMDSIMD结构的CPU有多个执行部件,但都在同一个指令部件的控制下。SIMD在性能优势呢:以加法指令为例,单指令单数据(SISD)的CPU对加法指令译码后,执行部件先访问内存,取得第一个操作数;之后再一次访问内存,取得第二个操作数;随后才能进行求和运算。而在SIMDCPU中,指令译码后几个执行部件同时访问内存,一次性获得所有操作数进行运算。这个特点使得SIMD特别适合于多媒体应用等数据密集型运算。AMD公司的3DNOW!技术其实质就是SIMD,这使K62处理器在音频解码、视频回放、3D游戏等应用中显示出优异性能。

收藏本页】【 】【返回】【关闭