看星猩的柴狗
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计算机组成原理-五段式指令流水线

文章目录

  • 五段指令流水线
  • 机器周期的设置
  • 运算类指令的执行过程
  • LOAD指令的执行过程
  • STORE指令的执行过程
  • 条件转移指令
  • 无条件转移指令
  • 例题

以下都是关于RISC下的相关背景

五段指令流水线

计算机组成原理-五段式指令流水线_第1张图片

机器周期的设置

都设为最长的一个机器周期的时间
计算机组成原理-五段式指令流水线_第2张图片

运算类指令的执行过程

RISC运算后的结果不会放回主存，会放回寄存器。此时访存阶段啥都不做，但依然会花费这个时间
不同指令的操作数不同放的寄存器也不同
计算机组成原理-五段式指令流水线_第3张图片

LOAD指令的执行过程

下图中的996相当于偏移，Rs相当于基地址寄存器。访存用的是基址寻址
先计算后访存，最后写回寄存器
计算机组成原理-五段式指令流水线_第4张图片

STORE指令的执行过程

store是要存入内存的数据
ALU计算的是要存的地址
计算机组成原理-五段式指令流水线_第5张图片

条件转移指令

（PC）+指令字长就是下一条指令的地址
写回PC不是在第WB段，写回段是写回通用寄存器，PC不是通用的，ALU计算出比较结果后,M阶段根据比较结果去写回PC还是不写回PC
计算出的新PC值的阶段应该不是ALU完成的，
计算机组成原理-五段式指令流水线_第6张图片

无条件转移指令

上同，可见得出新的PC没有经过ALU，在第二阶段取得偏移量放IMM后，进入第三阶段是直接写回PC的
越早改变PC从而避免后续的指令也在运行的过程中了。
计算机组成原理-五段式指令流水线_第7张图片

例题

当指令进入ID段后，则指令的IF段的放在锁存器的结果才不需要了，否则如果此时有程序也要进行IF段，那么此时的IF段的取指令后存放的锁存器会改变，则上一个指令再执行ID段此时译码的是下一个指令
计算机组成原理-五段式指令流水线_第8张图片

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