电脑主板与CPU.ppt

人工控制 Reset按键 连续或单条转换开关 符合停机 八、流水线工作原理 流水线基本工作原理 流水线中的相关问题 程序转移对流水线的影响 流水线基本工作原理 计算机执行程序是按顺序的方式进行的，如按4个周期完成一条指令来考虑，其执行过程如下： 取指1 计算地址1 取操作数1 计算存结果1 取指令2 … 在某些计算机中，CPU分成指令部件I和执行部件E，指令部件完成取指和指令译码等操作，执行部件完成运算和保存结果等操作 I1 E1 I2 E2 … 流水线基本工作原理 把两条指令或若干条指令在时间上重叠起来进行，则可大幅度提高程序的执行速度 I1 E1 T 2T I2 E2 I1 E1 … 流水线基本工作原理 取指 计算地址取操作数 运算* I1 I2 取指 计算地址取操作数 运算* 取指 计算地址 取操作数 运算* 取指 计算地址 取操作数 运算* I3 I4 当将一条指令的执行过程分成4段，每段的执行时间可能不相等，所以t值应取4段中最长的时间。但是会影响流水线作用的发挥，因此可采用将几个时间较短的功能段合并成一个功能段或将时间较长的功能段分成几段等方法。 t 2t 3t 4t 流水线中的相关问题 在4级流水线中，假如第2条指令的操作数地址即为第一条指令保存结果的地址，则第2条指令取操作数的动作需要等待t时间才能进行，这种情况称为数据相关，该数据可以是存放在存储器中或通用寄存器中，分别称为存储器数据相关或寄存器数据相关。 取指 计算地址取操作数 运算* 取指 计算地址 —— 取操作数 运算* 取指 —— 计算地址 取操作数 运算* 流水线中的相关问题 取指 计算地址取操作数 运算* 取指 计算地址取操作数** 运算* 程序转移对流水线的影响 “猜测法”技术——机器先选定转移分支中的一个，按它继续取指并处理，假如条件码生成后，说明猜测是正确的，那么流水线可继续进行下去，时间得到充分利用，假如猜错了，那么要返回分支点，并要保证在分之点后已进行的工作不能破坏原有现场，否则将产生错误。 例：假设一条指令按取指、分析和执行三步解释执行，每步相应的时间分别为T取、T分、T执，设T取=T分=2， T执=1，则计算下列几种情况执行完100条指令所需的时间 （1）顺序方式 （2）仅（K+1）取指与K执行重叠 （3）仅（K+2）取指、 （K+1）分析、 K执行重叠 （1）100×(T取+T分+T执)=100× (2+2+1)=500 （2） 取指 分析 执行 第1条 取指 分析 执行 第2条 取指 分析 执行 第3条 … 取指 分析 执行 第99条 取指 分析 执行 第100条 时间=1× (T取+T分+T执)+99× (T分+max(T取,T执))=5+99× (2+2)=401 (3) 取指 分析 执行 第1条 取指 分析 执行 第2条 取指 分析 执行 第3条 … 取指 分析 执行 第99条 取指 分析 执行 第100条 时间= T取+max(T分, T取)+98×max(T取,T分,T执)+max(T执, T分)+ T执 = 2 + 2+98×2+2+1=203 九、Pentium II微处理器 九、Pentium II微处理器 集成度：CPU模块有550万个晶体管，二级cache模块有1550万晶体管 三路超标量和十四级超级流水线结构 五个并行的执行单元：两个整型处理单元，一个取数单元，一个送数单元和一个浮点处理单元 16KB的一级cache:8KB两路连接的指令cache，8KB四路连接的数据cache 256KB静态RAM构成的二级cache模块通过特定的高速总线与CPU模块相连 事项处理的I/O总线和不分块的cache层 动态的分支预测和推测执行指令速度可达250MIPS 采用MMX技术增加了多媒体的处理能力 使用了一种称为单指令流、多数据流的技术 RISC与CISC混合硬件结构 十、主板（母板） 增量与下址字段结合产生后继微地址 多路转移方式 一条微指令存在多个转移分支的情况称为多路转移 微中断 微中断与程序中断的概念相似，在微程序执行过程中，一旦出