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DSP中的流水线技术应该怎么理解?

归档日期:07-04       文本归类:动态流水线      文章编辑:爱尚语录

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  3373获赞数:4547毕业于中北大学测控技术与仪器专业,本科学位。从事编程3年,擅长电脑的问题,LTE的问题。向TA提问展开全部流水线技术是一种将每条指令分解为多步,并让各步操作重叠,从而实现几条指令并行处理的技术。程序中的指令仍是一条条顺序执行,但可以预先取若干条指令,并在当前指令尚未执行完时,提前启动后续指令的另一些操作步骤。这样显然可加速一段程序的运行过程。市场上推出的各种不同的1 6位/ 3 2位微处理器基本上都采用了流水线和P e n t i u m均使用了6步流水线 ) 取指令。C P U从高速缓存或内存中取一条指令。( 2 ) 指令译码。分析指令性质。( 3 ) 地址生成。很多指令要访问存储器中的操作数,操作数的地址也许在指令字中,也许要经过某些运算得到。( 4 ) 取操作数。当指令需要操作数时,就需再访问存储器,对操作数寻址并读出。( 5 ) 执行指令。由A L U执行指令规定的操作。

  ( 6 ) 存储或写回结果。最后运算结果存放至某一内存单元或写回累加器A。

  在理想情况下,每步需要一个时钟周期。当流水线完全装满时,每个时钟周期平均有一条指令从流水线上执行完毕,输出结果,就像轿车从组装线上开出来一样。P e n t i u m、Pentium Pro和Pentium II处理器的超标量设计更是分别结合了两条和三条独立的指令流水线,每条流水线平均在一个时钟周期内执行一条指令,所以它们平均一个时钟周期分别可执行2条和3条指令。

  流水线技术是通过增加计算机硬件来实现的。例如要能预取指令,就需要增加取指令的硬件电路,并把取来的指令存放到指令队列缓存器中,使M P U能同时进行取指令和分析、执行指令的操作。因此,在1 6位/3 2位微处理器中一般含有两个算术逻辑单元A L U,一个主A L U用于执行指令,另一个A L U专用于地址生成,这样才可使地址计算与其它操作重叠进行。

  获赞数:9244毕业于重庆理工大学,硕士学位。参与国家自然科学基金项目。向TA提问展开全部原理流水线是一种在时间上串行,在空间上并行的技术,其基本原理如图1所示。将整个电路划分为若干个流水线级,流水线每级之间设置寄存器锁存上一级输出的数据;每一级只完成数据处理的一部分;一个时钟周期完成一级数据处理,然后在下一个时钟到来时将处理后的数据传递给下一级;第一组数据进入流水线后,经过一个时钟周期传到第二级,同时第二组数据进入第一级,数据队列依次前进。每组数据都要经过所有的流水级后才能得到最后的计算结果,但是对整个流水线而言,每个时钟都能计算出一组结果,所以平均计算一组数据只需要一个时钟周期的时间,这样就大大提高了数据处理速度,电路在单位时间内处理的数据量就愈大,即电路的吞吐量就越大,保证整个系统以较高的频率工作。

  (2)采用流水线技术在资源耗用(逻辑单元与寄存器个数、存储器位数)上有所增加。

  (3)采用不同的流水线级数在速度指标和资源耗用率上有所不同,流水线级数增加,速度指标不一定增加,但资源耗用大大增加,所以应注意速度和资源耗用指标的权衡。如对16位加法器,如不用M4K(专用存储器资源),以采用2级流水线级流水最佳。对于其他DSP运算,在设计时必须通过反复比较、设计,选择符合系统性能要求的流水线级数。

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