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单功能与多功能流水线

来源:吉卡流水线   发布时间:2018-01-20   点击量:772

一条流水线只能完成一种固定的功能,这种流水线称为单功能流水线。例如,浮点加法器流水线专门完成浮点加法运算,浮点乘法器流水线专门完成浮点乘法运算。当要实现多种不同功能时,可以采用多条单功能流水线。

单功能流水线

如Cray-1计算机种有12条单功能流水线,我国研制的YH-1计算机有18条单功能流水线。Pentium处理机有一条5段的整数运算流水线和一条8段的浮点运算流水线。采用超流水线体系结构的Alpha 21064处理机有三条流水线,其中,整数操作和访问存储器操作为7段流水线,浮点运算操作为10段流水线。

多功能流水线

多功能流水线是指流水线的各段可以进行不同的连接。在不同时间内,或在同一时间内,通过不同的连接方式实现不同的功能。多功能流水线的典型代表是Texas仪器公司的高级科学计算机ASC中采用的8段流水线。在一台ASC处理机内有4条相同的流水线,每条流水线通过不同的连接方式可以完成整数加减法运算、整数乘法运算、浮点加法运算、浮点乘法运算,还可以实现逻辑运算、移位操作和数据转换功能等。它除了支持标量运算之外,还支持向量运算,如两个向量的浮点点积运算等。

在处理机中采用多功能流水线的优点是流水线中各个功能部件的利用率比较高。由于在实际的标量运算程序中,各种运算操作一般是混合在一起的,这一点与向量运算操作有很大的不同,因此,在标量计算机的指令执行部件中采用多功能流水线是一种比较合理的选择。与采用多功能流水线不同的另一种方案是设置多条专门的单功能流水线,在许多向量流水线处理机中就是这样做的。

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