流水CPU

并行处理技术

串行处理：计算机的各个操作（如读/写存储器，算术或逻辑运算，I/O操作）只能串行地完成，即任一时刻只能进行一个操作。

并行处理：计算机的各个操作能同时进行，从而大大提高了计算机的速度。

并行性

含义：

1.同时性，指两个以上事件在同一时刻发生。

2.并发性，指两个以上事件在同一时间间隔内发生。

三种形式：

1.时间并行（时间重叠）

让多个处理过程在时间上相互错开，轮流重叠地使用同一套硬件设备的各个部分，以加快硬件周转而赢得速度。

实现方式：采用流水处理部件。

2.空间并行（资源重复）

3.时间并行+空间并行（时间重叠+资源重复）

流水CPU的结构

流水CPU的组成部分：

1.指令部件

指令部件本身又构成一个流水线，即指令流水线。

由取指令、指令译码、计算操作数地址、取操作数等几个过程组成。

2.指令队列

含义：一个先进先出（FIFO）的寄存器栈，用于存放经过译码的指令和取来的操作数。

由若干个过程段组成的流水线。

3.执行部件

具有多个算术逻辑运算部件，这些部件本身又用流水线方式构成。

为了使存储器的存取时间能与流水线的其他各过程段的速度相匹配，一般都采用多体交叉存储器。

执行段的速度匹配问题，筒仓采用并行的运算部件以及部件流水线的工作方式来解决。

一般采用的方法包括：

（1）将执行部件分为定点部件和浮点执行部件两个可并行执行的部件，分别处理定点运算指令和浮点运算指令。

（2）在浮点执行部件中，又有浮点加法部件和浮点乘/除部件，它们也可以同时执行不同的指令。

（3）浮点运算部件都以流水线方式工作。