第3章流水线技术张晨曦刘依www.GotoSchool.netxzhang2000@sohu.com3.1流水线的基本概念3.2流水线的性能指标3.3非线性流水线的调度3.4流水线的相关与冲突3.5流水线的实现工业生产流水线下面通过一个例子来说明流水线的好处:两种方案两种方案的工作过程对比流水线生产过程的抽象描述这种流水工作方式的主要特点3.1流水线的基本概念3.1流水线的基本概念3.1流水线的基本概念3.1流水线的基本概念3.1流水线的基本概念3.1流水线的基本概念3.1流水线的基本概念3.1流水线的基本概念3.1流水线的基本概念3.2流水线的基本概念3.1流水线的基本概念3.1流水线的基本概念3.1流水线的基本概念3.1流水线的基本概念吞吐率：在单位时间内流水线所完成的任务数量或输出结果的数量。3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.2流水线的性能指标3.3非线性流水线的调度3.3非线性流水线的调度3.3非线性流水线的调度3.3非线性流水线的调度3.3非线性流水线的调度3.3非线性流水线的调度3.3非线性流水线的调度3.3非线性流水线的调度3.3非线性流水线的调度3.3非线性流水线的调度3.3非线性流水线的调度3.3非线性流水线的调度3.3非线性流水线的调度3.3非线性流水线的调度3.3非线性流水线的调度3.3非线性流水线的调度3.3非线性流水线的调度3.3非线性流水线的调度3.3非线性流水线的调度3.3非线性流水线的调度3.3非线性流水线的调度3.3非线性流水线的调度介绍一条经典的5段RISC流水线首先讨论在非流水情况下是如何实现的一条指令的执行过程分为以下5个周期：取指令周期（IF）以程序计数器PC中的内容作为地址，从存储器中取出指令并放入指令寄存器IR；同时PC值加4（假设每条指令占4个字节），指向顺序的下一条指令。3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突将上述实现方案修改为流水线实现一条经典的5段流水线每一个周期作为一个流水段；在各段之间加上锁存器（流水寄存器）。3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突第二种描述（按时间错开的数据通路序列）3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突调度前的代码3.4流水线的相关与冲突分支指令3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突3.4流水线的相关与冲突调度前和调度后的代码3.4流水线的相关与冲突分支失败实现MIPS指令子集的一种简单数据通路。该数据通路的操作分成5个时钟周期取指令指令译码/读寄存器执行/有效地址计算存储器访问/分支完成写回只讨论整数指令的实现（包括：load和store，等于0转移，整数ALU指令等。）3.5流水线的实现3.5流水线的实现3.5流水线的实现3.5流水线的实现3.5流水线的实现3.5流水线的实现3.5流水线的实现3.5流水线的实现3.5流水线的实现3.5流水线的实现流水段流水段3.5流水线的实现3.5流水线的实现3.5流水线的实现3.5流水线的实现3.5流水线的实现3.5流水线