Аппаратно программные платформы корпоративных информационных систем


         

Конвейер с дополнительными функциональными устройствами



Рисунок 5.20. Конвейер с дополнительными функциональными устройствами


Допустим, что в нашей реализации процессора имеются четыре отдельных функциональных устройства:

  • Основное целочисленное устройство.
  • Устройство умножения целочисленных операндов и операндов с плавающей точкой.
  • Устройство сложения с плавающей точкой.
  • Устройство деления целочисленных операндов и операндов с плавающей точкой.
  • Целочисленное устройство обрабатывает все команды загрузки и записи в память при работе с двумя наборами регистров (целочисленных и с плавающей точкой), все целочисленные операции (за исключением команд умножения и деления) и все команды переходов. Если предположить, что стадии выполнения других функциональных устройств неконвейерные, то рисунок 5.20 показывает структуру такого конвейера. Поскольку стадия EX является неконвейерной, никакая команда, использующая функциональное устройство, не может быть выдана для выполнения до тех пор, пока предыдущая команда не покинет ступень EX. Более того, если команда не может поступить на ступень EX, весь конвейер за этой командой будет приостановлен.

    В действительности промежуточные результаты возможно не используются циклически ступенью EX, как это показано на рисунке 5.20, и ступень EX имеет задержки длительностью более одного такта. Мы можем обобщить структуру конвейера плавающей точки, допустив конвейеризацию некоторых ступеней и параллельное выполнение нескольких операций. Чтобы описать работу такого конвейера, мы должны определить задержки функциональных устройств, а также скорость инициаций или скорость повторения операций. Это скорость, с которой новые операции данного типа могут поступать в функциональное устройство. Например, предположим, что имеют место следующие задержки функциональных устройств и скорости повторения операций:

    Функциональное устройство Задержка Скорость повторения
    Целочисленное АЛУ 1 1
    Сложение с ПТ 4 2
    Умножение с ПТ (и целочисленное) 6 3
    Деление с ПТ (и целочисленное) 15 15

    На рисунке 5.21 представлена структура подобного конвейера. Ее реализация требует введения конвейерной регистровой станции EX1/EX2 и модификации связей между регистрами ID/EX и EX/MEM.



    Содержание  Назад  Вперед