流水线

时空图

组成:横:时间 纵:空间(不同的功能段) 框框:哪个功能段在哪个时间干了什么

流水线的分类

单功能流水线和多功能流水线

  • 单功能流水线:只能完成一种固定功能的流水线。
  • 多功能流水线:流水线的各段可以进行不同的连接,从而使流水线在不同时间或者同一时间完成不同的功能。
  • 多功能流水线的例子:TI ASC的运算器就是多功能的流水线,它由8段组成,进行浮点加、减运算时,各段连接如图(b),进行定点乘法时连接如图(c)所示。

静态流水线和动态流水线

  • 静态流水线:在某一时间内各段只能按一种功能连接流水,只有等流水线全部流空后,才能切换成按另一种功能连接流水。
  • 动态流水线:各功能段在同一时间内可按不同运算或功能连接。不要求流入流水线的指令串非得有相同的功能,也能提高流水的吞吐率和设备的利用率,但控制复杂成本高。
    **具体例子:某些段正在实现某种操作(如定乘)而另外一些段却在实现另一种运算(如浮点加法)

    推迟几个节拍:看什么时候不会产生冲突

部件级、处理机级及处理机间流水线

  • 部件级流水线(运算操作流水线),它是把处理机的运算逻辑部件分段,使得各种数据类型的操作能够进行流水。
    处理机级流水线(指令流水线),它是把解释指令的过程按照流水方式处理。处理机要处理的主要时序过程就是解释指令的过程。按照流水方式进行,可以使处理机重叠地解释多条指令。
  • 处理机间流水线(系统级)它是由两个以上的处理机串行地对同一数据流进行处理,每个处理机完成一项任务。

标量流水处理机和向量流水处理机

  • 标量流水处理机:处理机不具有向量数据的表示,仅对标量数据进行流水处理。
  • 向量流水处理机:处理机具有向量数据的表示,通过向量指令对向量的各元素进行处理。

线性流水线和非线性流水线

线性流水线: 流水线的各段串行连接,没有反馈回路。
非线性流水线:流水线中除有串行连接的通路外,还有反馈回路。

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