具有標量數據表示和標量指令系統的處理機稱為標量處理機
基本介紹
- 中文名：標量處理機
- 典型結構：多個操作部件
簡介,提高指令執行速度的主要途徑,三種指令級並行處理機,四個基本技術,先行控制,流水線技術,簡單流水線,流水線的主要特點,單功能流水線與多功能流水線,超標量處理機,
簡介
提高指令執行速度的主要途徑
提高處理機的工作主頻
採用更好的算法和設計更好的功能部件
採用指令級並行技術
三種指令級並行處理機
流水線（pipelining ）處理機
超標量（Superscalar）處理機
超長指令字(VLIW：Very Long Instruction Word)處理機
四個基本技術
先行控制技術
流水線技術
相關性分析技術
動態調度技術
先行控制
緩衝技術是在工作速度不固定的兩個功能部件之間設定緩衝棧，用以平滑它們的工作
在採用了緩衝技術和預處理技術之後，運算器能夠專心於數據的運算，從而大幅度提高程式的執行速度
流水線技術
簡單流水線
流水線的每一個階段稱為流水步、流水步驟、流水段、流水線階段、流水功能段、功能段、流水級、流水節拍等
在每一個流水段的末尾或開頭必須設定一個暫存器，稱為流水暫存器、流水鎖存器、流水閘門暫存器等流水鎖存器會增加每條指令的執行時間，但採用流水線之後整個程式的執行時間會縮短
為了簡化，在一般流水線中不畫出流水鎖存器。
為了簡化，在一般流水線中不畫出流水鎖存器。
流水線的主要特點
只有連續提供同類任務才能充分發揮流水線的效率
對於指令流水線：要儘量減少因條件分支造成的“斷流”
對於操作部件：主要通過編譯技術，儘量提供連續的相同類型的操作。
在流水線的每一個流水線段中都要設定一個流水鎖存器。
時間開銷：流水線的執行時間加長，
是流水線中需要增加的主要硬體之一。
各流水段的時間應儘量相等
流水線處理機的基本時鐘周期等於時間最長的流水段的時間長度
流水線需要有“裝入時間”和“排空時間”
單功能流水線與多功能流水線
單功能流水線：只能完成一種固定功能的流水線
Cray-1計算機種有12條
YH-1計算機有18條
Pentium有一條5段的定點和一條8段的浮點流水線
PentiumⅢ有兩條定點指令流水線，一條浮點指令流水線。
Cray-1計算機種有12條
YH-1計算機有18條
Pentium有一條5段的定點和一條8段的浮點流水線
PentiumⅢ有兩條定點指令流水線，一條浮點指令流水線。
多功能流水線：流水線的各段通過不同的連線實現不同的功能
Texas公司的ASC計算機中的8段流水線，能夠實現：
定點加減法、定點乘法
浮點加法、浮點乘法
邏輯運算、移位操作
數據轉換、向量運算等
超標量處理機
基本結構:多個操作部件.如:一個或多個通用暫存器堆;兩個Cache;三種處理部件:定點處理單元,浮點處理單元,圖形處理單元.
