Giải thích ngắn gọn ý tưởng kỹ thuật ống dẫn (pipeline) để tăng tốc thực thi chương trình máy tính
KiÕn tróc m¸y tÝnh Ch−¬ng 4 10/8/2012ThS Nguy ễ n T ườ ng Thành -Tr ườ ng Đạ i h ọ c Quy Nh ơ n 1 Ố NG D Ẫ N
Néi dung bµi gi¶ng Ch−¬ng 1: Giíi thiÖu chung Ch−¬ng 2: BiÓu diÓn DL & sè häc m¸y tÝnh Ch−¬ng 3: Bé xö lý 2 Ch−¬ng 4:Kin tróc RISC &k ỹ thu ậ t ng d ẫ n Ch−¬ng 5: HÖ thèng nhí Ch−¬ng 6: HÖ thèng vµo/ra, thi ế t b ị ngo ạ i vi Ch−¬ng 7: Ng ă n x ế p và ch ươ ng trình con
Néi dung ch−¬ng 4 GiíithiÖuchungvÒkiÕntrócRISC: KüthuËtèngdÉn:
Đây là một kỹ thuật làm cho các giai đoạn khác nhau của nhiều lệnh được thi hành cùng một lúc. Ví dụ: Chúng ta có những lệnh đều đặn, mỗi lệnh được thực hiện trong cùng một khoản thời gian. Giả sử, mỗi lệnh được thực hiện trong 5 giai đoạn và mỗi giai đoạn được thực hiện trong 1 chu kỳ xung nhịp. Các giai đoạn thực hiện một lệnh là: lấy lệnh (IF: Instruction Fetch), giải mã (ID: Instruction Decode), thi hành (EX: Execute), thâm nhập bộ nhớ (MEM: Memory Access), lưu trữ kết quả (RS: Result Storing). Hình III.4 cho thấy chỉ trong một chu kỳ xung nhịp, bộ xử lý có thể thực hiện một lệnh (bình thường lệnh này được thực hiện trong 5 chu kỳ). Hình III.4: Các giai đoạn khác nhau của nhiều lệnh được thi hành cùng một lúc So sánh với kiểu xử lý tuần tự thông thường, 5 lệnh được thực hiện trong 25 chu kỳ xung nhịp, thì xử lý lệnh theo kỹ thuật ống dẫn thực hiện 5 lậnh chỉ trong 9 chu kỳ xung nhịp. Như vậy kỹ thuật ống dẫn làm tăng tốc độ thực hiện các lệnh. Tuy nhiên kỹ thuật ống dẫn có một số ràng buộc:
Đây là một kỹ thuật làm cho các giai đoạn khác nhau của nhiều lệnh được thi hành cùng một lúc. Ví dụ: Chúng ta có những lệnh đều đặn, mỗi lệnh được thực hiện trong cùng một khoản thời gian. Giả sử, mỗi lệnh được thực hiện trong 5 giai đoạn và mỗi giai đoạn được thực hiện trong 1 chu kỳ xung nhịp. Các giai đoạn thực hiện một lệnh là: lấy lệnh (IF: Instruction Fetch), giải mã (ID: Instruction Decode), thi hành (EX: Execute), thâm nhập bộ nhớ (MEM: Memory Access), lưu trữ kết quả (RS: Result Storing). Hình III.4 cho thấy chỉ trong một chu kỳ xung nhịp, bộ xử lý có thể thực hiện một lệnh (bình thường lệnh này được thực hiện trong 5 chu kỳ). Hình III.4: Các giai đoạn khác nhau của nhiều lệnh được thi hành cùng một lúc So sánh với kiểu xử lý tuần tự thông thường, 5 lệnh được thực hiện trong 25 chu kỳ xung nhịp, thì xử lý lệnh theo kỹ thuật ống dẫn thực hiện 5 lậnh chỉ trong 9 chu kỳ xung nhịp. Như vậy kỹ thuật ống dẫn làm tăng tốc độ thực hiện các lệnh. Tuy nhiên kỹ thuật ống dẫn có một số ràng buộc:
|