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计算机系统结构随书ppt 清华大学出本社第5章_2

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计算机组成与系统结构课后答案全清华大学出版社袁春风主编

计算机组成与系统结构课后答案全清华大学出版社袁春风主编

第1章习题答案5．若有两个基准测试程序P1和P2在机器M1和M2上运行，假定M1和M2的价格分别是5000元和8000元，下表给出了P1和P2在M1和M2上所花的时间和指令条数。

请回答下列问题：（1）对于P1，哪台机器的速度快快多少对于P2呢（2）在M1上执行P1和P2的速度分别是多少MIPS在M2上的执行速度又各是多少从执行速度来看，对于P2，哪台机器的速度快快多少（3）假定M1和M2的时钟频率各是800MHz和，则在M1和M2上执行P1时的平均时钟周期数CPI 各是多少（4）如果某个用户需要大量使用程序P1，并且该用户主要关心系统的响应时间而不是吞吐率，那么，该用户需要大批购进机器时，应该选择M1还是M2为什么（提示：从性价比上考虑）（5）如果另一个用户也需要购进大批机器，但该用户使用P1和P2一样多，主要关心的也是响应时间，那么，应该选择M1还是M2为什么参考答案：（1）对于P1，M2比M1快一倍；对于P2，M1比M2快一倍。

（2）对于M1，P1的速度为：200M/10=20MIPS；P2为300k/=100MIPS。

对于M2，P1的速度为：150M/5=30MIPS；P2为420k/=70MIPS。

从执行速度来看，对于P2，因为100/70=倍，所以M1比M2快倍。

（3）在M1上执行P1时的平均时钟周期数CPI为：10×800M/(200×106)=40。

在M2上执行P1时的平均时钟周期数CPI为：5×(150×106)=40。

（4）考虑运行P1时M1和M2的性价比，因为该用户主要关心系统的响应时间，所以性价比中的性能应考虑执行时间，其性能为执行时间的倒数。

故性价比R为：R=1/(执行时间×价格)R越大说明性价比越高，也即，“执行时间×价格”的值越小，则性价比越高。

因为10×5000 > 5×8000，所以，M2的性价比高。

第5章-信息系统安全教程(第3版)-张基温-清华大学出版社

第5章-信息系统安全教程(第3版)-张基温-清华大学出版社
发与管理；
• ·安全管理和应急知识的教育与培训； • ·发布安全信息（如系统漏洞与补丁，病毒警告
等）；
• ·安全事件紧急处理。
张基温 编著
信息系统安全教程（第2版） 第5章 信息系统安全管理
▪ 应急响应组织包括
▪ 应急保障领导小组.应急保障领导小组的主要 职责是领导与协调突发事件与自然灾害的应 急处理。
▪ ·主机系统类安全事件，如计算机病毒、口令丢失 等；
▪ ·应用系统类安全事件，如客户信息丢失等。
张基温 编著
信息系统安全教程（第2版） 第5章 信息系统安全管理
3. 应急事件处理的基本流程
▪ （1）安全事件报警 ▪ 值班人员发现紧急情况，要及时报告。 ▪ 安全事件呈报条例应依次报告：一、值班人
员，二、应急工作组长，三、应急领导小组。 ▪ （2）安全事件确认 ▪ 确定安全事件的类型，以便启动相应的预案。
张基温 编著
信息系统安全教程（第2版） 第5章 信息系统安全管理
3. 信息系统安全报告制度
▪ 要建立信息系统安全报告制度，按照有关规 定，向有关部门报告信息系统安全运行情况 以及有关事件。
张基温 编著
信息系统安全教程（第2版） 第5章 信息系统安全管理
4．信息安全行为规范
▪ ·制作、复制、查阅、传播有害信息；
信息系统安全教程（第2版） 第5章 信息系统安全管理
1. 紧急预案及基本内容
▪ 应急预案是指根据不同的突发紧急事件类型 和以外情形，预先制定的处理方案。应急预 案一般要包括如下内容：
• ·执行紧急预案的人员（姓名、住址、电话号码 以及有关职能部门的联系方法）；
• ·系统紧急事件类型及处理措施的详细说明；
张基温 编著

第2章计算机系统结构PPT课件

第2章计算机系统结构PPT课件

（2）I/O中断
中央处理器按程序规定的顺序执行指令，当中央处理器执 行到一条“启动外设（启动I/O）”指令时，就按指令中给定的 参数启动指定的设备，并把设备的控制权交给输入输出控制系 统。由输入/输出控制系统控制外围设备与主存储器之间的信息 传送，外围设备独立工作，不再需要中央处理器的干预，于是 中央处理器可以继续执行其他程序。（中央处理器和外设便可 以并行工作）
2.2.1 计算机系统的硬件环境之并行工作
1、CPU与外设并行工作的I/O中断（P17） 在现代通用计算机系统中，输入/输出控制系统负责完成外围设备与
主存储器之间的信息传送。 （1）CPU与外设并行工作
各种外设连接到相应的设备控制器上，通过通道把设备控制器连接 到公共的系统总线上，这种结构允许CPU与外设并行工作。
这些寄存器都是处理器的工作寄存器，当处理器执行程序时， 每次从主存储器中读出一条指令，并把它存入“指令寄存器”中， 然后分析指令，根据指令中指定的地址，从主存储器读出操作数， 存入“通用寄存器”，根据指令中的操作码，对操作数进行运算， 并将所得的结果或暂存在通用寄存器中或存储到主存储器中，利用 控制寄存器来保证各程序交替占用处理器时能正确执行，保证系统 安全。
但由于外围设备是由中央处理器根据程序的要求而启动的， 故当外围设备工作结束后，应反馈该设备的工作情况，形成一 个“输入/输出操作结束的事件”，由中断完成，硬件识别该事 件后就急触发一个I/O中断，并暂停当前占用中央处理器的程序 的执行，让操作系统的处理程序来处理这个“输入/输出操作结 束”事件，操作系统进行分析后就可以知道该外围设备的工作 情况，从而确定启动该外围设备的程序的工作状态。
▪ 如果没有找到，就从主存中读取，同时把这个数据复制到高速 缓存中

LEC01_计算机系统结构基础-计算机体系结构(第2版)-胡伟武-清华大学出版社

LEC01_计算机系统结构基础-计算机体系结构(第2版)-胡伟武-清华大学出版社

10
(3×4) + (5×7)?
• 3 ×4 =12 • 5 ×7=35 • 12+35 = 47
11
内存 CPU
3 457
12 35
47 读取 3
存读两存读入取数入取结相结果3457乘加果12
读取 4 两数相乘
存入结果1
读取 5
5132××+ 7435===132547
读取 7 两数相乘 存入结果2
64位微处理器 AMD K8 (2003)
CMOS工艺正在面临物理极限
• 在半导体工艺发展的头35年，半导体场效应管扩展的 努力集中在扩展性能（增加器件的速度）以及集成更 多的器件和功能到片上
• 最近5年，不断增加的器件特性的变化和芯片的功耗 密度成为主要的挑战。随着线宽尺寸的不断缩小， CMOS的方法面临着原子和量子机制的边界
20
摩尔定律支撑计算机发展
• 摩尔定律：晶体管数目每18-24个月翻一番；同样晶体管 数量的芯片价格下降一倍。
Quad-Core Itanium.Tukwila (2.4 Billion)
21
第一代到第四代
• 第一代：电子管计算机（1946-1958）
• 每秒几千到几万次运算
• 冯诺依曼结构
• 第二代：晶体管计算机（1958-1964）
6
高性能计算应用举例
• 核武器数值模拟全面核禁试条约签订后, 核武器 的数值模拟成为唯一可能进行的全系统试验。这种水 平的模拟所需要进行的计算远远超过了目前所能达到 的水平。美国为了满足2010 年核武器库管理的需求， 需要每秒运算 1016-17 次的计算机。
7
计算机的基本组成
8
现在的计算机中为什么用二进制？

计算机系统结构清华大学出版社第5章

计算机系统结构清华大学出版社第5章

取指令 k
分析 k 取指令 k+1
执行 k 分析 k+1 取指令 k+2
执行 k+1 分析 k+2
执行 k+2
二次重叠执行方式
2020/2/6
8
先行控制方式的原理
1.采用二次重叠执行方式必须解决两个问题：
(1)有独立的取指令部件、指令分析部件和指令执行部件 把一个集中的指令控制器，分解成三个独立的控制器： 存储控制器、指令控制器、运算控制器。
DI

L1 (t 2

t2
t1)

9 (4 1) 4

7
2020/2/6
27
缓冲深度的设计方法（续）
3.先行指令缓冲栈的工作时间关系
工作周期
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
指令分析器的指令序列 k+1 k+2 k+3 K+4 K+5 K+6 K+7 K+8 k+9 空
2020/2/6
23
缓冲深度的设计方法
以静态分析为主，通过模拟来确定缓冲深度。 1.先行指令缓冲栈的设计
考虑两种极端情况：假设缓冲深度为DI (1)先行指令缓冲栈已经充满
指令流出的速度最快，例如连续分析RR型指令，设这种指令序列的最 大长度为L1，平均分析一条这种指令的时间为t1。
指令流入的速度最慢，设平均取一条指令的时间为t2。从主存储器中取 到先行指令缓冲栈中的指令条数是L1－DI条。
执行 k+1 分析 k+2
执行 k+2 分析 k+3
执行 k+3
2020/2/6

第05章-Internet应用-计算机网络应用技术教程(第5版)-吴功宜-清华大学出版社

第05章-Internet应用-计算机网络应用技术教程(第5版)-吴功宜-清华大学出版社
计算与发送邮件 • 接收、阅读与管理邮件 • 账号、邮箱与通信薄管理
计算机网络应用技术教程（第五版）
电子邮件的格式
• 邮件头(mail header) –收信人地址(To：) –抄送人地址(Cc：) –邮件主题(Subject：)
• 邮件体(mail body) –电子邮件系统扩展(multipurpose Internet mail extensions，MIME)
计算机网络应用技术教程（第五版）
5.3.2 文件传输服务
• 文件传输(file transfer protocol，FTP) 是最早的Internet服务功能之一
• FTP服务器是提供FTP服务的计算机，客户机 是使用FTP服务的计算机
• 下载将文件从FTP服务器传输到客户机，上 传将文件从客户机传输到FTP服务器
电子邮件系统结构
• 邮件服务器 –SMTP服务器：发送邮件 –POP3或IMAP服务器：接收邮件 –电子邮箱：存储邮件
• 邮件客户 –SMTP代理：发送邮件 –POP3或IMAP代理：接收邮件 –用户接口程序：用户界面
计算机网络应用技术教程（第五版）
邮件传输协议
• 简单邮件传输协议(simple mail transfer protocol，SMTP)
计算机网络应用技术教程（第五版）
5.2 Internet的域名机制
• 域名的基本概念 • Internet的域名结构 • 我国的域名结构
计算机网络应用技术教程（第五版）
5.2.1 域名的基本概念
• Internet域名结构由TCP/IP协议集的域名系 统(domain name system，DNS)定义
计算机网络应用技术教程（第五版）
FTP客户程序的类型

计算机系统结构随书ppt 清华大学出本社第5章_2

2013-8-19 21
单发射处理机的指令流水线时空图 1 IF 2 ID IF 3 4 5 6 时钟 周期 EX WR ID EX WR IF ID EX WR
I1 I2 I3
指令
2013-8-19
22
来自指 令Cache IF ID
FA1 FA2 FA3 浮点加法部件 MD1MD2MD3 乘除法部件 AL 定点ALU部件 LS 取数存数部件 WR 通用寄存器 后行写数栈
K: R0=R1*R4
K+1: K+2: K+3: K+4: K+5:
2013-8-19
R6=R5+1 R2=R0*R3 R3=R4-1 R2=R5 ……
RAW WAR WAW
9
5.3.2 控制相关
指由条件分支指令、转子程序指令、中断等 引起的相关。 1、无条件转移指令 利用专用指令分析器解决 2、一般条件转移 影响较小 3、复合条件转移 影响较大
超标量、超流水、超标量超流水处理机的主要性能
2013-8-19 16
5.4.1 基本结构
一般流水线处理机： 一条指令流水线， 一个多功能操作部件，每个时钟周期 平均执行指令的条数小于1。 多操作部件处理机： 一条指令流水线， 多个独立的操作部件，操作部件可以 采用流水线，也可以不流水。多操作 部件处理机的指令级并行度小于1。
5.5 超流水线处理机
5.5.1 指令执行时序
5.5.2 典型处理机结构
5.5.3 超流水线处理机 性能
2013-8-19 34
5.5 超流水线处理机
两种定义： 一个周期内能够分时发射多条指令的 处理机称为超流水线处理机 指令流水线有8个或更多功能段的流水 线处理机称为超流水线处理机 提高处理机性能的不同方法： 超标量处理机是通过增加硬件资源为 代价来换取处理机性能的 超流水线处理机则通过各硬件部件充 分重叠工作来提高处理机性能 两种不同并行性： 超标量处理机采用的是空间并行性 超流水线处理机采用的是时间并行性

计算机图形学基础教程(Visual C++版)第05章 二维图形变换与裁剪(清华大学出版社 孔令德)

x O
y
5-19 设备坐标系
图形学中常用的坐标系
规格化设备坐标系(Normalized Device Coordinate,NDC) 将设备坐标系规格化到（0.0,0.0）到（1.0，1.0）的 范围内而定义的坐标系。 规格化设备坐标系独立于具体输出设备。 一旦图形变换到规格化设备坐标系中，只要作一个简 单的乘法运算即可映射到具体的设备坐标系中。
wyt (xw,yw) 0000 wyb
vyt (xv,yv) 0000 vyb
wxl
wxr
vxl
已知窗口内的一点P的坐标(xw，yw)，求视区中 对应点P’的坐标(xv，yv) 这属于相对于任一参考点的二维几何变换
vxr
变换步骤为：
1.将窗口左下角点（wxl，wyb）平移到观察坐标系 原点
写成方程为：
xv S x xw vxl wxl S x yv S y yw vyb wyb S y
则窗视变换的展开式为：
令
xv a x w b yv c y w d
裁剪
图形变换到观察坐标系下，需要按照窗口进行 裁剪，即只保留窗口内的那部分图形，去掉窗 口外的图形 假设窗口是标准矩形，即边与坐标轴平行的矩 形，由 上（y=wyt）、 下（y=wyb）、 左（x=wxl）、 右（x=wxr） 四条边描述
30
裁剪——点的裁剪
点是构成图形的基本元素 点的裁剪：
wxl x wxr, 且wyb y wyt
把图形全部打散成点进行裁剪？
31
二维直线段的裁剪
直线的裁剪是二维图形裁剪的基础 裁剪的实质是判断直线是否与窗口相交，如相 交则进一步确定位于窗口内的部分

计算机系统结构随书清华大学出本社

值指令速度为：
3×500MHz＝1500 (MIPS) 即每秒15亿次
例3： 一个由8台机器组成的Cluster系统，每台机
器是4个PentiumIII 500组成的SMP系统； 计算这个Cluster系统的指令峰值速度。
38
解： 峰值指令速度： 500MHz ８４３ ＝ 48(GIPS) 即每秒480亿次。
4
计算机系统结构
第一章 基本概念 第二章 指令系统 第三章 存储系统 第四章 输入输出系统 第五章 标量处理机
第六章 向量处理机 第七章 互连网络 第八章 并行处理机 第九章 多处理机
5
第一章 基本概念
1.1 计算机系统结构的定义 1.2 计算机系统的评价标准 1.3 计算机系统的设计方法 1.4 计算机系统结构的发展 1.5 计算机系统的分类
3
教材
计算机系统结构，清华大学出版社，郑玮民， 汤志忠编著，2001年第二版
主要参考书
1． 《Advanced Computer Architecture and
Parallel processing》
Hesham EL-Rewini，
2．李学干,苏东庄,计算机系统结构,西安电 子科技大学出版社。
指令系统：机器指令的操作类型、格式，指令 间的排序和控制机制等；
9
中断系统：中断类型、中断级别和中断响应 方式等；
存储系统：最小编址单位、编址方式、主存 容量、最大寻址空间等；
处理机工作状态：定义和切换方式，如管态 和目态等；
输入输出系统：连接方式、数据交换方式、 数据交换过程的控制等；
信息保护：包括信息保护方式和硬件对信息 保护的支持等。
在特殊的计算机系统中，有些级别可 能不存在。

计算机操作系统教程_第四版_(张尧学著)_清华大学出版社_第5章new存储管理


（4）重定位及存储保护
重定位过程，其步骤概括如下： 1)页号p和页内地址w 2)存储保护 3)利用页表得到块号 4)形成物理地址
分页重定位
例子 在某静态分页存储管理中，已知内存共的32块， 块长度为4K，当前位示图如图5-22所示，进程 P的虚拟地址空间大小为50000。 (1)进程P共有几页？
3.主要特点
能够支持多道程序设计 并发执行的进程数受分区个数的限制 程序大小受分区长度的限制 存在“碎片”
减少碎片
四、可变分区存储管理 1.基本思想
用户区作为空闲区，根据程序实际需求量，分 配空间，并可回收使用后的空间。
2.实现关键
（1）数据结构设计
可用表 空闲区链表
请求表 struct FreeNode { long start； long length； struct FreeNode *next； 针 //分区的起始地址 //分区的长度 //向下指针
4.虚拟存储器思想 （1）虚拟存储器要解决的主要技术有：理论基 础、调入策略和置换算法 （2）理论基础--程序的局部性原理
在程序运行过程的一个较小时间范围内，只需要 一小部分的程序信息，其他部分暂时不需要；而 且在程序的一次执行过程，程序的所有指令和数 据并没有相同的访问概率，有一部分指令和数据 经常被访问，有一部分指令和数据很少被访问， 甚至存在部分指令和数据根本没有被访问。 程序的局部性原理又分为时间局部性和空间局部 性
假定，在位示图中的一个位用bitmap[i,j]表示，其中i 称为字 号，表示第i行即第i个字；j称为位号，表示在第i个字中的第j 位，这里规定从低位开始计算。如果位示图中的第i个字记为 bitmap[i]，那么 bitmap[i,j]=(bitmap[i] >>j )&1
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方法一：顺序发射，顺序完成
2013-8-19
30
I1: I2: I3: I4: I5: I6:
LOAD FADD FMUL FADD DEC FMUL
R1, R2, R3, R4, R6 R6,
A R1 R4 R5 R7
;R1←主存（A）单元 ;R2←(R2)+(R1) R1：RAW ;R3←(R3)×(R4) ;R4←(R4)+(R5) R4：WAR ;R6←(R6)-1 ;R6←(R6) ×(R7) R6：RAW,WAW
方 法 三： 乱 序 发 射， 乱 序 完 成 2013-8-19
32
5.4.4 超标量处理机的性能
单流水线普通标量处理机的并行度记作（1，1） 超标量处理机的并行度记作（m，1） 超流水线处理机的并行度记作（1，n） 超标量超流水线处理机的并行度记作（m，n） N条没有冲突和相关的指令在单流水线上执行时间：
第五章 标量处理机
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 先行控制技术 流水线技术 相关性分析技术 超标量处理机 超流水线处理机 超标量超流水线处理机2013-8-191来自5.3 相关性分析技术
• 相关—Correlation or Depandency
• 也称为冲突—Hazart。
• 指相近指令之间存在着某种关系，影响指令的 重叠执行或流水线的正常运行。相关一般分为 三种： –数据相关：后面指令用到前面的结果
3、两个指令缓冲栈 针对普通的条件转移指令
2013-8-19
(一半对一半,如IF语句)
12
5.3.5 动态分支预测技术（根据运行情况预测）
2013-8-19
13
第五章 标量处理机
5.4 超标量处理机
5.4.1 基本结构 5.4.2 单发射与多发射
5.4.3 多流水线的调度
5.4.4 超标量处理机的性 能
2013-8-19
14
超标量处理机： Intel公司的i860, i960, Pentium处理机 Motolora公司的MC88110 IBM公司的Power 6000 SUN公司的SuperSPARC等。 超流水线处理机： SGI公司的MIPS R4000, R5000, R10000 等。 超标量超流水线处理机： DEC公司的Alpha等。
2013-8-19
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多发射处理机： 每个周期同时取多条指令、同时译 码多条指令，同时执行多条指令，同时 写回多个运算结果 需要多个取指令部件，多个指令译 码部件和多个写结果部件 设置多个指令执行部件，复杂的指 令执行部件一般采用流水线结构 设计目标是每个时钟周期平均执行 多条指令，ILP的期望值大于1
K+1: OP A3’=A1
A1’，A2’，A3’ ；如果A2’=A1 OR
一般采用推后处理法和设置专用的数据通路两 种方法，凡是要读取内存数据，先检查重叠操作或 流水线中是否有对同一个内存地址的没有完成的写 操作，如果有则暂缓执行。
2013-8-19
5
3、通用寄存器数据相关
k: OP R1，R2，R3 ；同上理解
2013-8-19 28
IF
IF IF
ID
ID ID
FA1 FA2 FA3 浮点加法部件 MD1MD2MD3 乘除法部件 AL 定点ALU部件 LS 取数存数部件 WR
WR
先行指 令窗口
2013-8-19
29
5.4.3 多流水线的调度
I1: I2: I3: I4: I5: I6: LOAD FADD FMUL FADD DEC FMUL R1, R2, R3, R4, R6 R6, A R1 R4 R5 R7 ;R1←主存（A）单元 ;R2←(R2)+(R1) ;R3←(R3)×(R4) ;R4←(R4)+(R5) ;R6←(R6)-1 ;R6←(R6) ×(R7) R1：RAW R4：WAR R6：RAW,WAW
2013-8-19 17
超标量处理机典型结构： 多条指令流水线 先进的超标量处理机有：定点处理部 件CPU，浮点处理部件FPU,图形加速 部件GPU 大量的通用寄存器，两个一级高速 Cache 超标量处理机的指令级并行度大于1
2013-8-19
18
Motorola公司的MC88110： 10个操作部件 两个寄存器堆：整数部件通用寄存器 堆，32个32位寄存器；浮点部件扩展寄存 器堆，32个80位寄存器。每个寄存器堆有 8个端口，分别与8条内部总线相连接，有 一个缓冲深度为4的先行读数栈和一个缓 冲深度为3的后行写数栈。 两个独立的高速Cache中，各为8KB， 采用两路组相联方式， 转移目标指令Cache，在有两路分支 时，存放其中一路分支上的指令
–控制相关：分支、转子程序、中断
–资源相关：争用部件
5.3.1 数据相关
指在执行本条指令的过程中，如果 用到的指令、操作数、变址偏移量 等正好是前面指令的执行结果，则 必须等待前面的指令执行完成，并 把结果写到主存或通用寄存器中之 后，本条指令才能开始执行。 例如：ADD X,Y ;X←(X)+(Y) MUL Z,X ;Z←(Z)+(X)
2013-8-19 19
整数 整数 位 浮点 乘法 除法 图形 图形 部件 部件 操作 加 部件 部件 部件 部件 内部总线 读数存 通用寄 扩展寄 目标 指令分配 数部件 存器堆 存器堆 指令 转移部件 数据Cache (8KB) 指令Cache (8KB) 系统总线 32位地址总线 32位数据总线
25
FA1 FA2 FA3 浮点加法部件 IF ID MD1MD2MD3 乘除法部件 AL 定点ALU部件 LS 取数存数部件 WR
IF
ID
WR
2013-8-19
26
超标量处理机： 一个时钟周期内能够同时发射多条指 令的处理机称为超标量处理机 必须有两条或两条以上能够同时工作 的指令流水线 先行指令窗口： 能够从指令Cache中预取多条指令 能够对窗口内的指令进行数据相关性 分析和功能部件冲突的检测 窗口的大小：一般为2至8条指令 采用目前的指令调度技术，每个周期 发射2至4条指令比较合理
2013-8-19 24
I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9
2013-8-19
多发射处理机的指令流水线时空图 1 2 3 4 5 6 时钟 周期 IF ID EX WR IF ID EX WR IF ID EX WR IF ID EX WR IF ID EX WR IF ID EX WR IF ID EX WR IF ID EX WR IF ID EX WR 指令
方 法 二： 顺 序 发 射， 乱 序 完 成
2013-8-19 31
I1: I2: I3: I4: I5: I6:
LOAD FADD FMUL FADD DEC FMUL
R1, R2, R3, R4, R6 R6,
A R1 R4 R5 R7
;R1←主存（A）单元 ;R2←(R2)+(R1) ;R3←(R3)×(R4) ;R4←(R4)+(R5) ;R6←(R6)-1 ;R6←(R6) ×(R7) R1：RAW R4：WAR R6：RAW,WAW
K+1: OP
R1’，R2’，R3’
情况和主存操作数相关类似，只是发生在通用寄存器上。 解决的方法之一也是推后处理法。
2013-8-19
6
4、变址相关
因为变址要计算地址，而计算时用到上条指令的 结果，造成相关
分析其产生的原因和通用寄存器相关基本相同， 因此也是采用推后处理法和设置专用的数据通路 两种方法。后者效率更高，但是需要专用的变址 地址加法器和响应的通路及控制线路，增加了硬 件的开销。
5.5 超流水线处理机
5.5.1 指令执行时序
5.5.2 典型处理机结构
5.5.3 超流水线处理机 性能
2013-8-19 34
5.5 超流水线处理机
两种定义： 一个周期内能够分时发射多条指令的 处理机称为超流水线处理机 指令流水线有8个或更多功能段的流水 线处理机称为超流水线处理机 提高处理机性能的不同方法： 超标量处理机是通过增加硬件资源为 代价来换取处理机性能的 超流水线处理机则通过各硬件部件充 分重叠工作来提高处理机性能 两种不同并行性： 超标量处理机采用的是空间并行性 超流水线处理机采用的是时间并行性
超标量处理机MC88110的结构
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5.4.2 单发射与多发射
单发射处理机： 每个周期只取一条指令、只译码一 条指令，只执行一条指令，只写回一个 运算结果 取指部件和译码部件各设置一套 可以只设置一个多功能操作部件， 也可以设置多个独立的操作部件 操作部件中可以采用流水线结构， 也可以不采用流水线结构 设计目标是每个时钟周期平均执行 一条指令，ILP的期望值1
K: R0=R1*R4
K+1: K+2: K+3: K+4: K+5:
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R6=R5+1 R2=R0*R3 R3=R4-1 R2=R5 ……
RAW WAR WAW
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5.3.2 控制相关
指由条件分支指令、转子程序指令、中断等 引起的相关。 1、无条件转移指令 利用专用指令分析器解决 2、一般条件转移 影响较小 3、复合条件转移 影响较大
超标量、超流水、超标量超流水处理机的主要性能
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5.4.1 基本结构
一般流水线处理机： 一条指令流水线， 一个多功能操作部件，每个时钟周期 平均执行指令的条数小于1。 多操作部件处理机： 一条指令流水线， 多个独立的操作部件，操作部件可以 采用流水线，也可以不流水。多操作 部件处理机的指令级并行度小于1。
T (1,1) ( k N 1) t