流水线

老扁 · 发表于 2003-12-2 23:45:20

对频率是绝对有效的，打个比方，你的一个操作需要50级逻辑，5ns完成，那么你的工作频率就是200M，假设是200MIPS；现在你把这个操作pipeline成5个stage，每个stage 10级逻辑门，1ns，那么你的频率就可以达到1个G；如果你在每个stage都能发起一次操作，而没有相关性的话，那么你的mips也增加了5倍到1000MIPS。
当然以上都是理想情况，实际情况是：pipeline增加了控制逻辑，pipeline增加了数据相关性。这些都使得实际频率和效率和你的要求相差很多。特别是在一个复杂设计中，比如CPU。
但是pipeline确实是一个很先进的方法。

lizhen7799 · 发表于 2003-12-3 09:08:46

按楼上的分析，级数的增多提高的只是每一个stage的执行效率，但是总的看来还提高了系统的运行效率，这样执行效率也得到提高了。在流水线设计中，若是每一个环节的资源（控制）都独立，这样流水线的结构就很耗费资源，我一般是将一些环节相同的运算控制共享，不知各位是怎么做的啊！！

tomhuang · 发表于 2003-12-3 09:29:00

阿扁,
我看了3页,您受累了.

guanfree · 发表于 2003-12-3 10:48:37

据我所知，流水线4－6级比较合适，很多级的流水的确会提高速度，但是，为了避免数据灾难，它的FIFO控制器将非常复杂，这会抵消它积极的一面。就下面几种情况来说，大家可以想象一下多级流水线会发生什么：
1，ADD A,C
MOV B,A
假设流水的长度为L，那末，如果这两句的距离如果小于L，那末是不是当第一句还在流水线上的时候就吧第二句放上流水线呢？这样是不是当A的加法运算还没有完成就把A送到B了呢？
2，类似JMP的指令：这类指令后面的指令肯定不能放到流水线上执行，否则就会出现每个mcu设计者的顶级恐怖事件：data disaster。原因就不用说了吧。
3，流水线可以提高系统的运行速度，但是，谁来提高流水线控制器的速度？？？~_~

atuhappy · 发表于 2003-12-3 13:12:38

2.在JMP后都要插入NOP指令

老扁 · 发表于 2003-12-3 13:14:41

[这个贴子最后由老扁在 2003/12/03 01:28pm 第 1 次编辑]

楼上的问题其实就是流水线技术要重点解决的指令和数据相关性问题，还有针对这些问题所做的编译优化。你的担心是不必要的。
这方面的技术介绍很多书上都阐述得很清楚。有兴趣的话可以研究一下。
呵呵，阿土的帖子插俺前面去了；俺是针对你的楼上说的哦。：）

atuhappy · 发表于 2003-12-3 13:16:57

1.对于L级流水线，要有L条指令在流水线上吧，如果指令距离要大于L，那岂不是在L周期内只有一条指令，那还要流水线干什么？
ADD和MOV同时在流水线上，但是还是顺序执行的呀
不知道我理解的对不，欢迎大家指正

一声叹息 · 发表于 2003-12-3 13:24:07

下面引用由atuhappy在 2003/12/03 01:16pm 发表的内容：
1.对于L级流水线，要有L条指令在流水线上吧，如果指令距离要大于L，那岂不是在L周期内只有一条指令，那还要流水线干什么？
ADD和MOV同时在流水线上，但是还是顺序执行的呀
不知道我理解的对不，欢迎大家指正

guanfree 可能指的是“后一条指令需要用到前一条指令的结果”这种情况，也就是老扁说的“数据与指令的相关性”。