Processor Architecture csapp

概念

  • **时钟。**存储设备都是由同一个时钟控制的,时钟是一个周期性信号,决定什么时候把新值加载到设备中。

处理器体系结构

Y86-64指令集体系结构

逻辑设计和硬件控制语言

逻辑门

组合电路和HCL布尔表达式

字级的组合电路和HCL整数表达式

集合关系

存储器和时钟

存储设备都是由同一个时钟控制的,时钟是一个周期性信号,决定什么时候把新值加载到设备中。

Y86的顺序实现

将处理组织成阶段

处理一条指令通常包含很多操作。将它们组织成某个特殊的阶段序列,即使指令的动作差异很大,但所有的指令都能遵循统一的序列。每一步的具体处理处决于正在执行的指令。创建这样一个框架,能够设计一个充分利用硬件的处理器。下面是关于各个阶段以及每个阶段内执行操作的简略描述:

  • 取指
  • 译码
  • 执行
  • 访存
  • 写回
  • 更新PC

处理器无限循环,执行这些阶段。执行一条指令的时候,我们不仅必须执行指令所表明的操作,还必须计算地址,更新栈指针,以及确定下一条指令的地址。
我们的目标是把所有的指令都放入到这个通用框架中,

流水线的通用原理

流水线化的一个重要特性是提高了系统的吞吐量(throughput),但是会稍微增加延迟(latency)。

计算流水线

流水线操作的详细说明

流水线的局限性

带反馈的流水线系统

参考文献

1.《CSAPP》