CPU設(shè)計-基于LoongArch架構(gòu)的MIPS

• • 1. 簡單說說流水線CPU
  • 2.流水線CPU中的指令相關(guān)與流水線沖突
  • 3.解決流水線CPU設(shè)計中的數(shù)據(jù)相關(guān)沖突方法
  • • (1) 阻塞技術(shù)
    • (2) 前遞技術(shù)
  • 參考文獻：

1. 簡單說說流水線CPU

單發(fā)射靜態(tài)五級流水線CPU：
取指(IF)->譯碼(ID)->執(zhí)行(EXE)->訪存(MEM)->寫回(WB)
流水線CPU設(shè)計的精髓理解起來就像是流水線生產(chǎn)的工場一樣，一個階段單獨完成一項指定的功能。
（1）時間流水
以五段流水為例，五段為：取指-譯碼-訪存-執(zhí)行-回寫
把每一段當做一部分，在前一條指令由取指到譯碼階段時，即開始下一條指令的取指。

（2）空間流水
類比時間流水，簡單理解為把每一部分擴充為原來工作效率的n倍；即原來在取指階段一下取一條指令，現(xiàn)在可以一下取2條或多條。

2.流水線CPU中的指令相關(guān)與流水線沖突

3.解決流水線CPU設(shè)計中的數(shù)據(jù)相關(guān)沖突方法

(1) 阻塞技術(shù)

簡單理解：讓下一條指令的某一級停下來去等待上面指令出來最后的待用結(jié)果，即等到上面指令已完全完成五級流水操作。
與“寫后讀”相關(guān)引發(fā)的沖突：即上一級還未寫入寄存器或數(shù)據(jù)RAM而緊接著的下一條指令在執(zhí)行階段已經(jīng)需要用到這個新值。

阻塞技術(shù)：讓下一條指令在執(zhí)行階段等待上一條指令完成整個指令。

(2) 前遞技術(shù)

簡單理解：將出來的待用結(jié)果直接通過專用路徑送到相應(yīng)的流水級階段，不用等到最后一段的寫回操作。
解決與“寫后讀”相關(guān)引發(fā)的沖突：

前遞技術(shù)：上一條指令需要寫入的結(jié)果出來之后直接送到下一條指令需要的流水階段。
我把剛剛出爐的新鮮的加法結(jié)果直接送給下一條指令去吃.這就是所謂內(nèi)部前推(Internal Forwarding)，或稱內(nèi)部旁路(Bypass)。

參考文獻：

《CPU設(shè)計實戰(zhàn)》汪文祥 邢金璋 著
《計算機體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 第三版》 胡傳武等著
《計算機原理與設(shè)計：Verilog HDL版》 李亞民著

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的CPU设计相关笔记的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。