流水线定义了处理的时序重叠。在计算中，流水线类似于装配线，可以用于指令处理，或者更一般地，用于执行任何复杂操作。它仅能有效地用于同一任务的序列，非常类似于装配线。一个基本的流水线根据以下操作原理处理一系列任务（包括指令）：每个任务都细分为多个连续的子任务，如图所示。例如，寄存器-寄存器指令的执行可以分解为指令获取、解码、执行和回写。一个… 阅读更多

当指令并行处理时，需要检测和解决指令之间的依赖关系。它通常可以讨论依赖关系检测和解决，因为它与处理器类别和独立包含的处理功能相关联。如果一个指令需要一个硬件资源，而该资源可以被先前发出的指令使用，则该指令在资源上依赖于已发出的指令。例如，如果只有一个非流水线除法单元可用，就像 ILP 处理器中通常一样，那么在代码序列中，第二个除法指令在资源上依赖于第一个除法指令，并且不能并行执行。资源依赖关系是由… 阅读更多

考虑以下代码序列：mul r1, r2, r3; jz zproc; sub r4, r7, r1; : zproc:load r1, x; :在这个例子中，实际的执行方向取决于乘法的结果。这意味着条件分支后面的指令依赖于它。以类似的方式，所有条件控制指令，包括条件分支、调用、跳过等，都会对逻辑上后续的指令产生依赖关系，这被称为控制依赖。术语通用程序代表编译器、操作系统或非数值应用程序程序。数据表明通用程序的跳转比例很高，高达… 阅读更多

一个位置，其中一条指令在完成其执行之前依赖于来自顺序上较早指令的结果。在使用流水线或超标量技术的 高性能处理器中，数据依赖关系将导致处理器流水线服务流程的中断，或阻止超标量处理器中指令的并行发出。考虑同一个程序的两个指令 ik 和 ii，其中 ik 在 ii 之前。如果 ik 和 ii 有一个共同的寄存器或内存操作数，则它们相互之间存在数据依赖关系，除非在两个指令中都将公共操作数用作源… 阅读更多

ILP 处理器有两种类型的操作，如流水线处理器以及 VLIW 和超标量处理器。流水线处理器的工作方式类似于装配线，而 VLIW 和超标量处理器基本上并行运行，利用多个同时工作的执行单元（EU），如图所示：在描述流水线处理器的操作原理时，为简单起见，可以将其限制在执行整数、RISC 类、寄存器-寄存器指令的简单流水线处理器上。这样的流水线按以下方式运行：指令处理细分为几个连续的子任务：指令获取 (F)、解码 (D)、执行 (E) 和结果回写 (W)，… 阅读更多

冯诺依曼处理器的演变可以归因于技术改进的两个领域，以不断提高的时钟频率和处理器的功能演变为标志。功能演变主要是通过提高内部操作、指令发出和执行的并行度来实现的。这发生在三个连续的演变阶段，第一个阶段由传统的冯诺依曼处理器表示，其特征是顺序发出和顺序执行指令，如图所示。对更高性能的追求推动了并行指令执行的引入。并行执行… 阅读更多

在并行计算机体系结构中利用并行性的方法有两种：流水线在流水线中，几个功能单元按顺序工作以执行单个计算。这些功能单元形成一个装配线或流水线。每个功能单元描述计算的特定阶段，并且每个计算都经过整个流水线。如果只有一个计算要执行，则流水线无法提取任何并行性。但是，当同一计算要执行多次时，这些计算可以通过功能单元重叠。假设流水线由 N 个功能单元（阶段）组成，并且… 阅读更多

RISC 和 CISC 是两种不同的计算机体系结构类型，用于设计计算机中使用的微处理器。RISC（精简指令集计算机）和 CISC（复杂指令集计算机）之间的根本区别在于，RISC 包含简单的指令并占用一个周期，而 CISC 包含复杂的指令并占用多个周期。阅读本教程以了解更多关于 RISC 和 CISC 的信息，以及这两种体系结构彼此之间有何不同。什么是 RISC？在 RISC 体系结构中，计算机系统的指令集被简化以减少执行时间。RISC… 阅读更多

计算机体系结构是对计算机不同组件的设计实现和要求的功能描述，而计算机组成则提供有关计算机系统不同操作属性的链接信息。阅读本教程以了解有关“计算机体系结构”和“计算机组成”的更多信息，以及它们之间有何不同。什么是计算机体系结构？计算机体系结构是计算机系统设计和实现的蓝图。它指的是计算机系统的整体设计，包括构成系统的硬件和软件组件以及它们如何相互交互。计算机… 阅读更多