流水线技术动画

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3ds max 粒子流管道流动液体动画制作

本课我们将通过在水管中流淌的水的效果来学习液体在管道中流淌的设置方法。

我们将学习到水在多个分支管道中的流动的设置，当水管中的水接近分支管道时，它将会有选择的改变方向，最终效果如下图所示。

1、打开范例场景。

单击此处打开pf10.max场景文件(52K, Winzip压缩文件)。

在这个场景中我们提供了一个带有分支的水管的模型、三条样条曲线(主要用于定义不同分支水管的路径)、一个箭头模型，如图1-1所示。

图1-12、创建粒子流系统。

单击Create(建立)/Geometry(物体)钮，在其下拉列表中选择Particle Systems(粒子系统)选项，然后在命令面板上单击PF Source在Front视图中创建一个粒子流，其大小同水管的开口大小相当，如图1-2所示。

图1-23、单击Modify钮进入修改命令面板中，在“Emission(发射)”卷展栏上，将“Icon Type(图标类型)”设置为“Circle(圆形)”，并将“Diameter(直径)”设置为20，此时观察摄影机视图，我们会发现粒子流源的图标显示为圆形，其中有一个徽标和一个从图标中心指向外侧的箭头，然后使用鼠标拖动粒子粒子流源图标使其位于水管的开口位置，它的箭头方向应该指向管道的内部，如图1-3所示。

图1-34、在场景中首先选定粒子流源图标，然后按下键盘上的6键或者是在Modify(修改)命令面板中单击Particle View(粒子视图)以打开粒子视图设置窗口，此时将按照默认排列打开“粒子视图”编辑器，在“Particle View(粒子视图)”中，打开“Options(选项)”菜单并选择“Track Up Date(跟踪更新)”>“Particle Count(粒子数)”，如图1-4所示。

此时在每个事件的上方将会出现一个数字，这是查看流中的粒子如何穿过事件的有效方法。

现在我们如果拖动时间滑块会发现选项卡上的粒子数也就是数字会随时进行更新。

“先制造流水线课件及PPT”

流水线制造课件及PPT制作
在这个演示中，我们将介绍如何制作令人惊叹的流水线制造课件和PPT，以及它们的重要性。
流水线制造的定义和原理
定义
流水线是一种大规模生产方式，其中同种或不同种类的产品在一条生产线上组装完成。
原理
流水线生产采用加工和装配线，将任务分配给不同的工人，使生产效率最大化。
流水线制造课件设计要点
杜绝错误
在播放过程中注意将流水线的各个细节贴近实际生产环境，杜绝错误。
适当混合
注意流水线制造课件和 PPT之间的配合使用，适当混合，让学生获得不同的视角。
提前测试
在呈现流水线制造课件和PPT之前，一定要进行多次测试，以确保无漏洞的呈现。
结论及总结
通过流水线制造课件和PPT的介绍，您已经学会了如何制作出生动、吸引人的演示文稿，同时也掌握了流水线生产过程中的要点和设计技巧。
流水线制造PPT设计要点
下面是制作流水线制造PPT的一些建议：
简洁明了
简单而清晰的设计有助于提高听众的注意力和理解。
生动形象
使用视频、图片和动画等媒体可以解释加工过程，增加贡献等可视化效果，让观众更好地了解流水线制造的过程。
流水线制造课件和PPT的实例展示
1
示例1
沃尔玛拣货中心的流水线制造课件展示了货物如何从叉车传输到包装过程中，使员工更熟悉整个仓库流程。
2
示例2
工程部门的流水线PPT演示如何把基地从本地转移到国外，并展示了该过程中使用到的技术和资源。
3
示例3
医疗设备公司制作的流水线制造PPT详细介绍了他们的物品如何在组装线上生产
流水线制造课件和PPT的注意事项
为了确保您的流水线制造课件生动有趣，请确保：

工艺流程动画如何制作

工艺流程动画如何制作一、工艺流程动画制作的步骤：1.确定目标和需求：首先明确制作动画的目标和需求，包括展示的内容、动画的风格和长度等。

2.收集资料和参考：从相关领域的专业文献、实物样品、图纸或视频等中收集资料和参考，了解工艺流程的各个环节和细节。

3.策划和设计草图：根据目标和需求进行初步策划和设计，制作出草图，确定动画的整体架构和内容。

4.原型制作和修改：根据设计草图制作出动画的原型，并根据实际需要进行修改和优化，使得动画的展示效果更加准确和流畅。

5.素材收集和准备：根据动画的内容和要求，收集相关素材，包括图片、音频、视频等，并进行准备工作，如剪辑、优化和调整。

7.渲染和效果处理：对完成的动画进行渲染和效果处理，使得动画的色彩更加鲜艳、画面更加逼真，并增加一些特效和转场效果。

8.音频制作和配乐：根据需要，制作动画的音频并进行配乐，使得动画在视听上更加完整和协调。

9.测试和修改：对制作好的动画进行测试，根据测试结果进行修改和调整，确保动画的质量和效果符合预期。

10.输出和发布：将制作好的动画输出为可播放的视频格式，并选择合适的发布渠道进行发布，如网站、视频平台或移动应用等。

二、工艺流程动画制作的技术要求：1.熟悉动画制作软件：掌握专业的动画制作软件，如Adobe After Effects、Autodesk Maya等，对其功能和操作有一定的了解和熟悉。

2.精通动画原理和技巧：具备扎实的动画基础知识，包括动画原理、构图、角色设计和动画表现等，能够将工艺流程准确和生动地表现出来。

3.良好的美术基础：具备一定的美术基础，包括色彩搭配、透视和光影等，以便于制作出富有艺术感的动画效果。

4.合理的剪辑和导演能力：对动画的剪辑和导演有一定的理解和把握，能够将每个环节和细节连接成一个完整的流程，使得动画更加流畅和有层次感。

5.良好的沟通和团队合作能力：在工艺流程动画制作中，通常是一个团队合作的过程，需要与策划、设计、美工等其他成员进行良好的沟通和协作，以保证动画的最终效果。

流水线原理——ILP

– 编译器，指令调度。乱序执行，动态调度
llxx@ 18
直到C6，数据才可用
指令调度
• 指令调度，是RISC微处理器编译技术之一。 • 指令调度是解决数据相关的最经济的方法，它可以解决RAW、WAR 和WAW数据相关。 • 假设有这样一个指令序列： I0: R1+R2R3 I1: R3+R4R5 I2: R7 OR R8R9 • 假定我们按下列方法重新安排指令次序： R1+R2 R3 R7 OR R8 R9 R3+R4 R5
从此开始，每个周期流出一条指令，IPC≈1
Execute Store res.
pipelined instruction execution
Time
llxx@
9
流水线分类
• 单功能流水线：只能完成一种功能的流水线，如浮点加法流水线。 • 多功能流水线：流水线的各段可以进行不同的连接，从而使流水线在不同的时间完成不同的功能。 • 静态流水线：在某一时间段内，流水线的各段只能按同一种功能的连接方式工作，即只有当输入是一串相同性质的操作时其性能才能得到发挥。 • 动态流水线：在某一段时间内，某些段正在实现某类操作（定点乘），其他段却在实现另一类操作（浮点加）。 • 线性流水线：流水线的各段串行连接，没有反馈回路。 • 非线性流水线：流水线中除了串行的通路，还有反馈回来。 • 顺序流水线：流水线的流出顺序与其流入顺序相同。 • 乱序流水线：流水线的流出顺序与其流入顺序不同。
Pipelined
non-pipelined dish cleaning
Time
pipelined dish cleaning
Time
• 流水过程由多个相互联系的子过程组成，每个子过程称为流水线的“级”或“段”。

流水线技术

8.2
8.2.1
流水线的分类方法
流水线的分级
根据使用流水线的级别差异，可以把流水线分为功能部件级、处理机级和处理机之间级等多种流水线类型。
⑴ 功能部件级流水线
所谓功能部件级流水线，又称为运算操作流水线
(arithmetic pipelines)。图8-5中的浮点加法器就是一种典
型的功能部件级流水线。要提高执行部件执行算术逻辑运算操作的速度，除了在运算操作部件中采用流水线之外，还可以设置多个独立的操作部件，并通过这些操作部件的并行工作，来提高处理机执行算术逻辑运算的速度。
可见，当流水线的各段执行时间不相等时，流水线的吞吐率主要由执行时间最长的“瓶颈”流水段决定，这种流水结构
显然会造成机器资源的浪费。
解决方法：

⑴ 将“瓶颈段”进一步细分，消除“瓶颈”。
⑵ 若由于结构等方面的原因，“瓶颈段”无法再细分时，
可通过重复设置“瓶颈段”的方法，用多段并行工作的方法来解决，见教材。
∴ 流水线的实际吞吐率为：
n TP (k n 1)t
当任务数n>>段数k时（取n→∞时），可得最大吞吐率为：
TPmax
n 1 lim n ( k n 1) t t
2. 各段执行时间不相等的流水线 (如图)
这时, 流水线的传送时钟周期应当为：
t Max(t1 , t 2 , t 3 , t 4 )
3 流水线的特点
⑴ 把一个任务(一条指令或一个操作)分解为几个有联系的子任务，每个子任务由一个专门的功能部件来实现，依靠多个功能部件并行工作来缩短程序的执行时间。 ⑵ 由于流水线中每一个流水段的延迟时间不可能绝对相等，再加上电路的延迟时间和时钟等都存在偏移，因此，流水段之间传送任务时，必须通过锁存器。 ⑶ 流水线中各功能段的延迟时间应尽量相等，否则将引起堵塞、断流。流水线的瓶颈，会造成流水线中的其它功能部件不能充分发挥作用。

PPT流水动画制作

P P T流水动画制作 Revised final draft November 26, 2020P P T流水动画制作流水在幻灯片中应该并不少见，只不过我们大多用的是静态的图片，如果能让水流动起来，那么幻灯片的效果就会更好了。

在Flash中制作流水动画可以说是轻而易举的，不过在PowerPoint 中恐怕就没那么简单了。

笔者经过一番试验，终于可以把Flash中的流水制作技巧应用到PowerPoint2003的幻灯片中了。

下面为大家介绍两种不同类型的流水制作方法。

手绘型第一步:背景和流水外形设置画一个矩形，设置填充色为由黄到绿的双色渐变，并设置边线为无色。

利用“自选图形→线条→曲线”选项，在矩形上面画出一条河流的形状，设置其填充色为深蓝，边线为无色。

按住Shift键，单击，选中这两个图形，进行剪切。

再单击菜单栏的“编辑→选择性粘贴”命令，选择粘贴为“图片(gif)”格式。

选中粘贴的gif图片，单击“图片”工具栏上的“设置透明色”按钮，再单击图形中的深蓝色河流部分，把它设置成透明色。

小提示可以直接调用一幅画好的图片做背景，不过最好采用gif格式或256色的图片，否则最后的颜色可能会有较大的变化。

第二步:流水颜色和波纹设置画一个矩形，大小以正好能遮住前面画的河流为准，设置填充效果为由蓝色到浅蓝色的双色渐变，并设置边线为无色，这用于做流水的底色。

在上面画上一些白色直线，代表水流波纹，选中这些白线组合，再复制粘贴出另一份，并排放置在原图左侧，然后选中这两个白线图组合起来。

第三步:动画设置右击白线组合，选择“自定义动画”选项，在自定义动画窗格中，单击“添加效果”按钮，选择“动作路径→向右”选项，拖动路径右侧终点，使其达到河流的右侧边。

在自定义动画窗格中，右击添加的动画项，选择“计时”选项，单击“速度”后面的输入框，直接输入所需时间10，再单击“重复”输入框的下拉箭头选择“直到幻灯片末尾”选项，单击“确定”按钮即可让水流以10秒的速度重复流动。

数字媒体技术对动画设计的影响分析

数字媒体技术对动画设计的影响分析摘要：现如今，我国的数字媒体技术有了很大进展，对动画设计也产生了很大影响。

数字媒体技术的应用不仅能有效开拓动画设计新领域，提升艺术水准，同时也提高了设计效果，使动画设计作品发挥更大的商业价值，进而推动动画产业的可持续发展。

本文就数字媒体技术对动画设计的影响进行研究。

关键词：数字媒体技术；动画设计；影响分析引言动画制作技术的不断提升，使得动画电影的质感和场面都更加完善。

在数字媒体语境下，动画电影从手绘动画进展到数字动画、从作品创作走向产品生产，使得影片的技术性和审美性有所转变。

作为一种具有科技含量的艺术形式，电影对于技术的依存度很高。

从技术演变的角度考察动画电影的发展，从技术美学的角度分析动画电影的作品形态，成为数字媒体环境下动画电影研究的重要维度。

1数字媒体技术的内涵数字媒体技术是指借助计算机或其他电子设备，把声音、图形、图像等各种不同类型的数据转换成数字信号的一种技术手段。

它主要包括：数字影像、数字模型、电子文件等，并可将其整合到一起形成一个整体，而其中以数字影像最为常见。

如电脑上的电影、电视、录像机等等，这些都属于数字媒体技术范畴。

2中国动画设计现状中国动画设计融合了中国优秀的传统文化，具有独特的文化特色和艺术魅力，受到人们的欢迎和喜爱。

随着现代化步伐的不断加快，动画的宣传范围不断扩大，影响力也在不断提升。

动画风格、人物形象能真实地反映出中国社会文化现状，对少年儿童群体身心的发展产生巨大的影响。

因此，目前动画设计领域重点面向少年儿童群体进行针对性的动画创作，根据不同年龄段特点的分析，创作更具吸引力的动画作品，为中国动画设计市场创造更加丰厚的经济收益。

在动画设计方面，为满足少年儿童群体的生活需求，创造了具有民族特色的动画作品，以激发少年儿童群体的爱国热情，对作为中国优秀文化的传承者和接班人的少年儿童的价值观念、世界观念、生活观念的正向塑造产生深远影响。

与此同时，动画设计不仅有助于传播中国优秀文化，而且有助于让少年儿童在学习之余放松心情，拓宽其想象空间，丰富其生活。

《PLC动画教程》课件

PLC编程语言主要有指令表（IL）、梯形图（LD）、功能块图（ FBD）和结构化文本（ST）等类型。
结构化文本（ST）
结构化文本是一种高级编程语言，使用类似于Pascal或C语言的语法来描述控制逻辑。
PLC指令系统分类与功能
算术运算指令
用于实现数值计算和控制，如加法、减法、乘法、除法等。
程序编写
根据控制需求选择合适的编程语言进行编写，可以使用图形化工具或文本编辑器。
程序调试
通过模拟运行和实际硬件调试来检查程序的正确性。
程序下载与运行
将编写好的程序下载到PLC中，启动程序并进行系统测试。
03
PLC在工业自动化中的应用
顺序控制与运动控制
顺序控制
PLC通过预设程序对设备进行顺序控制，实现自动化流水线作业，提高生产效率。
智能化、网络化、高集成度等。
PLC的基本组成与工作原理
总结词
PLC的基本结构和运行原理
PLC的基本组成
输入模块、输出模块、CPU模块、存储器、电源等。
PLC的工作原理
通过输入模块采集信号，CPU根据用户程序进行逻辑运算，通过输出模块控制外部设备。
PLC的工作方式
循环扫描、中断处理等。
02
通过动画演示工业自动化设备的操作过程，提高操作人员的技能水平。
PLC动画实例展示与分析
实例一
PLC控制流程演示动画
分析
该实例通过动画形式展示了PLC控制流程，包括输入信号的处理、逻辑运算、输出信号的控制等环节，帮助观众更好地理解PLC的工作原理和应用。在制作过程中，注重了流程的逻辑性和清晰度，同时运用了适当的视觉元素，增强了动画的表现力。
根据需求分析，编写详细的动画脚本，包括角色、场景、对话等。

流水线生产系统WITNESS建模与仿真

运行仿真模型
启动仿真模型，观察生产线的运行情况，并记录相关数据。
定义元素
在WITNESS软件中定义生产线上的各种元素，包括实体、设备、缓冲区等。
建立逻辑关系
定义元素之间的逻辑关系，如物料流动的方向、设备之间的加工顺序等。
分析仿真结果
对仿真结果进行分析，找出生产线存系统中各个实体的状态变化，如设备状态、在制品状态等，有助于分析系统的动态行为。
数据表
数据表可以详细列出仿真过程中产生的各项数据，如生产数量、设备利用率、在制品库存等，便于进行定量分析。
仿真结果数据统计与分析
生产效率分析
通过统计仿真过程中的生产数量和时间，计算生产效率，评估流水线生产系统的产能。
包括设备故障率、维修时间、产品加工时间等实际生产数据。
建立仿真模型
利用WITNESS软件建立流水线生产系统的仿真模型，包括设备、缓冲区、物料流等元素
的定义和属性设置。
参数设置
根据实际数据和仿真目标，设置仿真模型的运行参数，如仿
真时间、随机数种子等。
仿真运行与结果
运行仿真模型
启动WITNESS软件，加载仿真模型，按照设定的参数进行仿真运行。
监控仿真过程
实时观察仿真运行过程中设备状态、物料流动等情况，确保仿真过程的顺利进行。
结果输出与统计分析
在仿真结束后，导出仿真结果数据，利用统计分析方法对结果进行处理和分析，得出相应的结论和建议。
05
WITNESS仿真结果分析
仿真结果可视化展示
甘特图
通过甘特图展示流水线生产系统中各个工序的开始时间、结束时间以及工序之间的衔接关系，直观地反映生产流程。
均衡性

PPT动画水流动画制作方法（上）

PPT动画水流动画制作方法（上）
hello，
小伙伴们，
又有段时间不见了
为什么呢？
因为
我在憋大招啊！
大家应该还记得
阿荃之前是立了Flag的
所以现在就是来拔旗的咯
说的容易
但是做起来
是非常耗时间和精力的
为了让大家更方便的理解
我将整个过程录制了视频教程！
整个视频可能耗尽1GB
请谨慎使用流量
土豪随意
水流动画效果制作方法
提到水流动画，我们会联想到很多，比如瀑布、水龙头、喝水、
洗澡等等，这些其实都是与水有关的动画。

我将生活中常见的水流相关动画分类，总结出了6种用PPT制作水流的方法，今天先向大家介绍前3种。

案例一水涨船高型
虽然这2个动画很像，但是2者还是有区别的，图1是水流慢慢的上升，属于灌注型，图2是流水缓慢流动型，像小溪一样向前平缓流动。

使用动画法则：遮罩法
重点：1. 只露出需要展现的部分
2. 路径的位置
具体操作可看视频教程：
案例二瀑布型
这一类水流方式为侧面表现，重点不在为水添加动画，而是为非水元素添加动画，渲染出水流的环境。

使用动画法则：遮罩法、物体特征法
重点：1.细节刻画
2.烘托环境
3.路径距离
具体视频教程：
案例三水龙头型
这一类水流方式为主体表现，是为水添加动画，涓涓型的流水变化主要运用变体来制作
用动画法则：物体特征法
重点：1.素材的顶点位置
2.切换方式
具体教程视频：。

流水线技术流水线中的相关

1. 分支指令旳执行成果 ◆ 转移失败：PC值加4 ◆ 转移成功：将PC值变化为转移目旳地址到MEM段旳末尾才变化
2. 处理分支指令最简朴旳措施一旦检测到分支指令(在ID段)，就暂停
执行其后旳指令，直到分支指令到达MEM段，拟定出新旳PC值为止。
39／63
在DLX流水线中，分支转移成功造成暂停3个时钟周期。
3.3 流水线中旳有关
5．对数据有关旳编译调度措施 (1) 流水线中经常会遇到许多种类型旳暂停例如，按一般旳代码生成模式，体现式 A＝B＋C旳代码会造成暂停
28／63
A＝B＋C旳代码会造成暂停
3.3 流水线中旳有关
(2) 编译器能够经过重新排列代码旳顺序来消除这种暂停，这种技术称为流水线调度或
41／63
3.3 流水线中旳有关
(2) 在ID段增设一种加法器，这么能够把分支开销降低一拍。改善后流水线旳分支操作（表3.5）
43／63
表 3.5 改善后流水线旳分支操作
流水段
分支指令操作
IF/ID.IR ← Mem[PC]; IF/ID.NPC,PC ←
IF
(if ID/EX.cond {ID/EX.NPC} else {PC+4}); (动画演示)
指令调度。 (3) 举例：
例3.6 请为下列体现式生成没有暂停旳DLX 指令序列： a＝b＋c ； d＝e－f ；假设载入延迟为1个时钟周期。
题解
30／63
3.3 流水线中旳有关
6. 对DLX流水线控制旳实现
(1) 指令发射(issue)：指令从译码段(ID)进入执行段(EX)。
相应旳指令称为已发射旳指令。 (2) DLX整数流水线中，能够在ID段检测全部旳

WINCC中制作管道流体流动动画的一种方法

. WINCC中制作管道流体流动动画的一种方法采用自定义对象的方法制作，不需要使用全局变量及外部量。

以制作横向向右流动流动块为例：1、画两个高度相等的矩形，分为是rec1和rec2，rec1的宽度小于rec2，rec2属性中的“显示”为否，将rec1和rec2放在一起，左对齐，rec1居前。

rec1为实际要显示的流动块，rec2在实际运行中不显示，但需要其属性参数作为定值，以供程序使用，rec2-rec1的值即为流动块每次向右移的距离。

2、将rec1和rec2组合成自定义对象，需要加入属性rec1.Left、rec1.Width、rec1.Visible、rec2.Width 这几个属性到自定义对象中去，其它属性可以根据需要添加。

3、在自定义块中的属性“位置X1”加入C脚本，触发器选“250ms”标准周期，代码如下：long Left,Left1,Width1,Width2;BOOL Visible1;long i,k;Visible1 = GetPropBOOL(lpszPictureName,lpszObjectName,"Visible1"); //Return-Type: BOOLLeft1 = GetPropWord(lpszPictureName,lpszObjectName,lpszPropertyName); //Return-Type: long intif (Visible1){Left = GetLeft(lpszPictureName,lpszObjectName);Width1 = GetPropWord(lpszPictureName,lpszObjectName,"Width1");Width2 = GetPropWord(lpszPictureName,lpszObjectName,"Width2");k = Width2 - Width1;i = Left + Width1;Left1 = Left1 + k;if (Left1 >= i)Left1 = Left;}return Left1;4、将此自定义对象加入全局库中，以后可以在其它项目中直接使用。

计算机体系结构之流水线技术(ppt 125页)

3 流水线技术
张伟计算机学院
大纲
1 概念定义 2 流水线分类 3 MIPS五级流水线 4 性能分析 5 流水线相关 6 高级流水线技术
1 概念定义
洗衣店的例子
A, B, C, D 均有一些衣物要清洗，甩干，折叠
清洗要花30 分钟甩干要用40 分钟叠衣物也需要20 分钟
流水线输出端任务流出的顺序与输入端任务流入的顺序相同。
异步流动流水线（乱序流水线）：
流水线输出端任务流出的顺序与输入端任务流入的顺序不同。
3 MIPS五级流水线
DLX(Dancing Links)
DLX 是一种简单的指令集（教学、简单芯片）在不流水的情况下，如何实现DLX。
实现DLX指令的一种简单数据通路
4. 存储器访问周期MEM（Memory Access） 5. 写回周期WB（Write Back）
MIPS的简单实现
Instruction Fetch
Instr. Decode Reg. Fetch
Next PC
Next SEQ PC
4
RS1
RS2
Execute Addr. Calc
Zero?
RD
增加了向后传递IR和从MEM/WB.IR回送到通用寄存器组的连接。
将对PC的修改移到了IF段，以便PC能及时地加 4，为取下一条指令做好准备。
2. 每一个流水段进行的操作
IR[rs]＝IR6..10 IR[rt]＝IR11..15 IR[rd]＝IR16..20
流水线的每个流水段的操作
将有效地址计算周期和执行周期合并为一个时钟周期，这
是因为MIPS指令集采用load／store结构，没有任何指令
需要同时进行数据有效地址的计算、转移目标地址的计算

经典：计算机系统结构-流水线技术---3.2-DLX的基本流水线

项目调研与实践
5／66
项目调研与实践
3.2 DLX的基本流水线
（3）执行/有效地址计算周期（EX）在这个周期，不同的指令有不同的操作。
项目调研与实践
7／66
◆ 存储器访问 ALUOutput ← A＋Imm
操作
项目调研与实践
◆ 寄存器―寄存器 ALU 操作 ALUOutput ← A op B
例3.1 在静态流水线上计算 ∑i=4A1 iBi ，
求：吞吐率，加速比，效率。
53／66
3.2 DLX的基本流水线
54／66
3.2 DLX的基本流水线
解：(1) 确定适合于流水处理的计算过程 (2) 画时空图
(3) 计算性能
吞吐率 TP＝7／(20△t) 加速比 S＝(34△t)／(20△t)＝1.7 效率 E＝(4×4＋3×6)／(8×20)＝0.21
◆ 消除瓶颈的方法 (举例)
细分瓶颈段重复设置瓶颈段 (时-空图)
38／66
重复设置瓶颈段(时-空图举例)
3.2 DLX的基本流水线
(2) 实际吞吐率TP
流水线的实际吞吐率小于最大吞吐率。
◆ 第一种情况：各段时间相等（设为△t0）假设流水线由 m 段组成，完成 n 个任务。
时空图
完成 n 个任务所需的时间 T流水＝m△t0＋(n－1)△t0
ID
ID/EX.NPC ← IF/ID.NPC; ID/EX.IR ← IF/ID.IR; ID/EX.Imm ← (IR16)16##IR16..31;
(动画演示)
ALU 指令
Load/Store 指令
分支指令
EX/MEM.IR ← ID/EX.IR;
EX

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3.1 流水线的基本概念
➢ 产品生产流水线两种方案 ➢ 产品生产流水线两种方案的工作过程对比 ➢ 流水线生产过程的抽象描述 ➢ 产品生产流水线工作方式的主要特点 ➢ 指令流水线 ➢ 浮点加法流水线 ➢ 时－空图 ➢ 通过时间 ➢ TI ASC的多功能流水线
➢ 静态流水线动画演示 ➢ 动态流水线动画演示 ➢ 静、动态流水线时空图的对比 ➢ 指令流水线(分析和执行) ➢ 指令流水线(图示) ➢ 宏流水线动画解析 ➢ 非线性流水线(举例线 ➢ 暂停流水线演示A ➢ 暂停流水线演示B ➢ A＝B＋C的代码会导致暂停 ➢ 例3.6题解 ➢ 流水线相关硬件可以检测到的各种相关情况 ➢ 在ID段检测是否需要启动Load互锁需要进行三种比较 ➢ 所有的定向 (图示) ➢ 分支转移成功导致暂停3个时钟周期 ➢ 为了减少分支开销改进DLX
➢ 写回周期操作1 ➢ 写回周期操作2 ➢ 写回周期操作3 ➢ 简单DLX流水线流水过程的第一种描述 ➢ 简单DLX流水线流水过程的第二种描述 ➢ 在IF段完成修改PC ➢ 分支指令在MEM段进行，这会导致冲突 ➢ 重新组织数据通路 ➢ 流水线各段之间需设置流水线寄存器 ➢ 流水线寄存器的命名
➢ 流水线寄存器的作用 ➢ 流水线寄存器的构成 ➢ IF段的操作 ➢ ID段的操作 ➢ ALU指令EX段的操作 ➢ ALU指令MEM段的操作 ➢ ALU指令WB段的操作 ➢ Load/Store指令EX段的操作 ➢ Load/Store指令MEM段的操作 ➢ Load/Store指令WB段的操作
3.4 实例分析 ( R4000 )
➢ MIPS R4000 流水线结构 ➢ MIPS R4000流水线中各段的功能 ➢ MIPS R4000指令序列在流水线中的重叠执行过程 ➢ MIPS R4000流水线的载入延迟为两个时钟周期 ➢ MIPS R4000指令序列在流水线中的执行时空 ➢ R4000流水线ALU输入端的定向源有4个 ➢ MIPS R4000的基本分支延迟：3个时钟周期 ➢ MIPS R4000处理分支指令的时空图
➢ 从时－空图上看效率(解释) ➢ 例3.1适合于流水处理的计算过程 ➢ 例3.1画时空图 ➢ 例3.1计算性能 ➢ 求解例3.1时，流水线的效率不高(原因) ➢ 动态流水线的时－空图举例Ⅰ ➢ 动态流水线的时－空图举例 Ⅱ
3.3 流水线中的相关
➢ 结构相关举例（访存冲突） ➢ 结构相关解决办法（插入暂停周期） ➢ 引入暂停后的时空图 ➢ 数据相关举例 ➢ 采用定向技术消除例子中的相关 ➢ 定向技术工作过程演示 ➢ 到数据存储器和ALU的定向路径 ➢ 数据相关的分类 ➢ WAW相关举例 ➢ 需要暂停的数据相关举例
➢ 分支指令EX段的操作
➢ 控制DLX流水线的四个多路选择 ➢ 消除瓶颈的方法(举例) ➢ 重复设置瓶颈段(时-空图) ➢ 求实际吞吐率（各段时间相等）时空图
➢ 完成 n 个任务所需的时间(说明)
➢ 求实际吞吐率（各段时间不等）时空图 ➢ 非流水线的速度(解释)
➢ 通过时间和排空时间
➢ 若各段时间相等，则各段的效率ei相等
3.2 DLX 的基本流水线
➢ 实现DLX指令的一种简单数据通路 ➢ 取指令周期操作 ➢ 指令译码/读寄存器周期操作 ➢ 执行/计算有效地址周期操作1 ➢ 执行/计算有效地址周期操作2 ➢ 执行/计算有效地址周期操作3 ➢ 执行/计算有效地址周期操作4 ➢ 存储器访问/分支完成周期操作1 ➢ 存储器访问/分支完成周期操作2
3.5 向量处理机
➢ 长度为 N 的向量A、B、C、D ➢ 水平(横向)处理方式 ➢ 垂直(纵向)处理方式 ➢ 存储器-存储器型操作的运算流水线 ➢ 分组(纵横)处理方式 ➢ 寄存器-寄存器型操作的运算流水线举例 ➢ CRAY-1的基本结构 ➢ CRAY-1向量指令类型 ➢ 链接特性
➢ 改进后的DLX流水线IF的操作 ➢ 改进后的DLX流水线ID的操作 ➢ 各种能改变PC值的指令的执行频度 ➢ 条件分支转移成功的概率 ➢ 预测分支失败时，DLX流水线的处理过程 ➢ 延迟分支以及指令的执行顺序 ➢ 具有一个分支延迟槽的DLX流水线的执行过程 ➢ 分支延迟指令的三种调度方法 ➢ 取消分支 ➢ “预测成功-取消”分支的执行过程