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计算机系统结构31PPT学习教案.pptx
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计算机系统结构31PPT学习教案.pptx
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会计学
计算机系统结构
31
第三章 指令级并行技术
3.1
指令级并行的概念
3.2
数据相关及其处理技
术
3.3
超标量流水处理机
3.4
超流水线处理机
3.5
超标量超流水线处理
机
3.6
超长指令字处理机
第
页
共
页
3.1
指令级并行的概念
细粒度并行性
:进程中
指令一级
或
操作一级
的
并行处理。单处理机上的并行处理属于
细粒
度
。
流水线中多个指令通过时间重叠方法并行执
行,为
指令级并行
性(细粒度)
.
粗粒度并行性
:
由多台处理机完成的
多进程
、
多任务
、
多程序
的并行处理。
多处理机系统
中同时采用这两种粒度的并行
性。
指令级并行度
(
instruction le
vel
parallis
m)
ILP:
一个时钟周期内流水线
流出的指令数。
CPI
:
指令执行的平均周
期数
.
第
页
共
页
指令级并行处理
减少
CPI
(指令执行的平均周期
数)
:
软件(编译优化)
硬件(改进微结构)
普通流水线中,
CPI
=
>
1
,复
杂指令完成需要几个
机器周期,
CP
U
指令的
CPI
>
1
。
指令级并行性
:
程序中顺序指令
若不存在相关而能在
机器流水线
中并行执行,则存在
指令级并行
性。
其
并行度
(性)
> 1 .
减
少
C
P
I
<
1
,
增大
I
LP
>
1
为
目标
。
第
页
共
页
改进
CPI
的途径
一般途径
RISC
技术(精简指
令系统)
:
CISC
(复
杂指令)
哈佛结构:设
I-cac
he
和
D
-
cac
he
。
多端口的寄存器堆
编译优化和指令调度
上述方法能减少
CPI
, 但
CP
I
>
1
增加
指令级并行度
ILP
:
超标量
(supersca
lar)
技术:
超流水线
(superp
ipelining)
技术
超
标量
超
流
水线
(
s
u
p
e
r
s
c
a
l
a
r
s
upe
r
p
i
pe
l
i
ng
)
超
长指
令字
(
V
e
r
y
L
ong
Ins
t
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ti
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W
or
d
)
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