PowerPC 620 是 PowerPC 系列中性能最高的型号。它是 PowerPC 家族中应用服务器和高科技办公产品线的首款芯片。它使用高执行微架构，并具有多种先进的超标量特性，以利用指令级并行性。PowerPC 620 有六个能够并行操作的 EU。这些单元如下：分支处理单元 (BPU)、两个简单的整数单元 (IU1 和 IU2) 执行单周期整数和逻辑运算、一个单周期多周期整数单元 (MIU) 主要执行整数乘法和除法、一个加载/存储单元 (L/SU) 和一个 FP 单元 (FPU)。PowerPC 的特性... 阅读更多

MIPS R10000 是 R 系列处理器最新的架构。它实现了 MIPS IV ISA（指令集架构），它是 MIPS III 的超集，例如 R8000 支持该超集。在计划的 200 MHz 时钟频率下，这款四路超标量处理器具有 800 MIPS 的峰值性能。R10000 的特性R10000 具有以下主要特性：它是一个四路超标量处理器，最大调度率为 5。它使用预解码。它有三个组保留站。操作数在指令调度前被获取。使用合并的架构和重命名... 阅读更多

ROB 代表重新排序缓冲区。ROB 最初由 Smith 和 Pleszkun 于 1988 年提出。他们构思了 ROB 来解决精确中断问题。ROB 是一个带有头指针和尾指针的循环缓冲区。头指针表示下一个可用条目的区域。指令按照严格的程序顺序写入 ROB。随着指令发出，每个指令依次指定一个新条目。只有当指令完成并且所有之前的指令都已退休时，该指令才能退休。这种方法确保指令按顺序退休。顺序一致性是... 阅读更多

加载和存储指令涉及影响处理器和内存的操作。在执行过程中，加载和存储都必须首先等待其地址由 ALU 或地址单元计算。然后，加载可以访问数据缓存以获取请求的内存数据，然后将其提供给寄存器。然后，加载通常通过将获取的数据写入指定的体系结构寄存器来完成。存储具有不同的执行模式。在收到生成的地址后，存储必须等待其操作数可用。与其他指令不同，存储被认为是... 阅读更多

指令执行的顺序一致性与两种技术相关联，例如首先是指令完成的顺序，其次是由于加载和存储指令或其他指令的内存引用而创建内存的顺序，如图所示。术语处理器一致性表示指令完成与顺序指令执行的一致性。超标量处理器保持弱或强一致性。弱处理器一致性意味着指令可以乱序完成，前提是满足所有数据依赖性。在这种情况下，只有在没有依赖关系时，处理器才能重新排序指令。在... 阅读更多

寄存器重命名的设计空间类似于货架。如图所示，它包含以下主要组件：寄存器重命名的范围、重命名缓冲区的布局、操作数获取策略以及每个周期的重命名次数。寄存器重命名范围大多数第一代超标量处理器，如 PA 7100、Supersparc、α21064、R8000、Pentium 等都没有使用重命名。在部分重命名中，它仅限于特定类型的指令或少数类型。例如 Power1 (RS6000)、Power2 和 Nx586。重命名缓冲区的布局重命名缓冲区的布局创建了重命名的实际框架... 阅读更多

当指令并行执行时，它们将按程序外的顺序完成。在这里，指令是按顺序或乱序发出或调度，或者是否使用货架并不重要。关键在于，执行时间的不相等迫使指令乱序完成，即使它们是按顺序发出（和调度）的。然后，短的“较年轻”指令可以比长的“较旧”指令更早完成。因此，超标量指令导致指令的乱序完成。在这里，可以区分“完成”、“完成”和“退休”指令的术语。“完成”... 阅读更多

有四种不同的方法可以实现重命名缓冲区，例如使用合并的架构和重命名寄存器文件、使用单独的名称寄存器文件，或将重命名值保存在 ROB 或 DRIS 中。在第一种方法中，重命名缓冲区与架构寄存器在类似的物理寄存器文件中执行，称为合并的架构和重命名寄存器文件。合并的寄存器文件必须提供足够数量的物理寄存器来实现架构和重命名寄存器。例如，Power1 为 32 个架构寄存器提供了 40 个物理寄存器，而 R10000 为 32 个架构寄存器提供了 64 个物理寄存器... 阅读更多

重命名缓冲区的布局建立了重命名的实际框架。三个基本组件是重命名缓冲区的类型和数量以及用于访问重命名缓冲区的基本机制，如图所示。重命名缓冲区的类型所选重命名缓冲区的类型对重命名影响最大。它决定了实现的基本方法，因此它决定了指令的中间结果将写入或读取到哪里。它可以指定为已经生成但尚未... 阅读更多

寄存器重命名是一种消除寄存器数据之间错误数据依赖关系（如 WAR 和 WAW 依赖关系）的标准方法。它最初由 Tjaden 和 Flynn 于 1970 年提出。他们打算将寄存器重命名用于一组确定的指令，这些指令或多或少与加载指令类相当，尽管它没有使用“重命名”一词。Keller (1975) 引入了“寄存器重命名”的名称，并将其解释为所有合适的指令。寄存器重命名假定三操作数指令格式。为了说明此前提条件，让我们考虑一个双操作数指令，例如ad r1, r2，其解释为r1←(r1)+(r2) 在双指令格式中，... 阅读更多