"计算机系统结构课件5.1：指令解释与流水处理控制"

计算机系统结构推选PPT文档.ppt 计算机系统结构推选PPT文档.ppt 计算机系统结构课件5.1 重叠解释方式 在计算机系统结构中，重叠解释方式是一种重要的指令执行方式。它的基本思想是将一条机器指令的执行过程划分为取指令、分析指令和执行指令三个阶段，通过并行处理和流水线技术提高指令执行效率。 具体来说，重叠解释方式的取指令阶段是通过指令计数器访问主存，将指令送入指令寄存器；分析指令阶段是对指令的操作码进行译码，并形成操作数的物理地址；执行指令阶段是对操作数进行运算、处理或存储运算结果。通过将这三个阶段并行处理，可以加快指令执行速度。 在重叠解释方式中，同时执行两条向量指令是不可能的。只有在第一条向量指令执行完毕并释放出资源之后，第二条向量指令才能开始执行。这是因为两条向量指令需要访问相同的资源，存在资源冲突的情况。 为了进一步提高指令执行效率，采用流水线方式可以实现指令重叠执行。流水线方式是将指令执行过程分为多个子过程，并使这些子过程可以并行执行。通过流水线方式可以减小资源使用冲突的机会，从而提高指令执行效率。 在流水线方式中，任务的流出顺序可以和流入顺序不同，称为异步流动方式或乱序。这种方式可以通过C语言中的循环语句来实现。为了减小资源冲突的机会，流水线中经过时间最长的子过程被称为瓶颈子过程。为了实现指令重叠执行，处理机的结构需要做出一些改变，必须采用先行控制方式。 在具体的处理机结构中，每个处理机的寄存器组有9个端口，其中5个用于读取数据，4个用于写入数据。另外，处理机还有两个算术逻辑部件，度为2。这样的处理机结构可以支持指令的并行处理，从而实现指令重叠执行。 举例来说，加法指令在t0时启动，将两个源向量的第0个分量V00和V11发送到浮点加功能部件，在t1时开始计算V00和V1。通过这样的流水线方式，可以实现指令的重叠执行，提高计算效率。 总的来说，计算机系统结构中的重叠解释方式和流水线方式是提高指令执行效率的重要手段。通过并行处理和流水线技术，可以实现指令的重叠执行，减小资源冲突的机会，从而提高计算机系统的性能。而为了实现指令重叠执行，处理机的结构需要做出一些改变，采用先行控制方式和特定的寄存器组结构。这样的计算机系统结构能够支持指令的并行处理，提高计算效率。