影响流水线效率的因素

feng4350

     影响宁波流水线效率的因素:1．条件转移指令
     最常见的就是条件转移指令。在存在转移指令的情况下，下一条需要执行的指令未必是程序计数器所指的指令。只有在这条转移指令执行完成后，才能判断下一条指令是什么。
    这时，如果在遇到转移指令时，关闭流水线的进入端口防止错误发生，这种方法无疑会降低流水线的效率；同时程序中的条件转移是大量存在的，这势必使得流水线在很长的时间内闲置，从而影响计算机的性能。
    有的计算机采用猜测式，在发现条件转移指令时，猜测可能会跳转到的语句，如果猜测正确，则流水线正常运行：如果猜测错误，则需要清空当前流水线的内容。
    2．资源共享
    由于使用流水线，若相邻的两条指令都对同一个资源进行操作时，或者前一条指令的输出是后一条指令的输入，这在没有流水线情况下是正常的，在流水线时就可能会出现错误。例如，前一条指令是写，后一条指令是读，当前一条指令保持结构没有完成时，后一条指令的读操作数就已经开始，这样后一条指令读到的就是未改写的数据。
    为了解决这个问题，当遇到资源冲突时，就只好暂停后读指令进入流水线，这就降低了流水线的效率。显然，流水线步骤越多，越容易引起资源冲突的发生。
    也可以在编译系统上做文章，当发现相邻的语句存在资源共享冲突的时候，在两者之间插入其他语句，将两条指令进入流水线的时间拉开，以避免错误。
    3．寄存器相关
    如果相邻的指令使用了相同的寄存器，这也会使流水线失常。
    通常的解决方法是，如果此时还有其他寄存器可用，则给两个指令分配不问的寄存器，以避免冲突的发生。这对拥有大量的通用寄存器的精简指令系统计算机是个不错的方法。
    4．中断系统
    当有中断发生时，与条件转移指令类似，流水线也不得不停止，以载入中断处理程序，由于中断的其他方面的优点，这种影响对流水线而言，是不可避免的。
    流水线响应中断有两种方式，—种是立即停止现有的流水线，称为精确断点法，这种方法能够立即响应中断，缩短了中断响应时间。但是增加了中央处理器的硬复杂度。
    还有一种是在中断时，在宁波流水线内的指令继续执行，堵住流水线的入门，停止新的指令进入。当所有流水线内的指令执行后，再执行中断处理指令。这种方式中断响应时间较长。这种方式称为不精确断点法，其优点是实现控制简单。
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raiszhao

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