《现代处理器设计》第一章，第二章

第一章：处理器设计

1.4.3  指令级并行的机器

 ILP处理器是根据一系列参数进行分类的：

 

操作延迟 （OL） 指一条指令产生结果后使用的机器时钟周期数。所使用的参考指令是能够代表指令集中大多数指令的简单指令。操作延迟就是指这种指令执行时所需的机器时钟周期数。

 

机器并行度 （MP）指机器支持的可以同时执行的最大指令数目。实际上，我们可以把它看做在任何时候能够同时在流水线中运行的最大指令数。

 

发射延迟 （IL）指发射两条连续的指令之间所需要的机器时钟周期数。参考指令仍然选用简单指令。在这里，发射是指一条新的指令初始化后进入流水线。

 

发射并行度 （IP）指在每个时钟周期内可以发射的最大指令数。

 

第二章：流水线处理器

2.1.3 流水线理想假设

 

一致的运算分量 ： 我们将指令周期分解成多个机器周期的过程称为”量化流水段“。在进行量化流水段时，要尽量减小内部碎片。如果在量化流水段时考虑不充分，就会引入内部碎片，从而影响流水线的利用率。第一条流水线理想假设带来了指令流水线设计的第一个挑战，称之为流水线的均衡。流水线越均衡，内部碎片越少。

 

重复的运算 ：与单一功能的算术流水线不一样的是，指令流水线天生就是多功能流水线，即它必须能够处理多种不同的指令类型。不同的指令类型需要的子运算序列稍微不同，所对应的硬件资源也有所不同。指令流水线设计的第二个挑战就是，连接或者整合不同指令类型对不同资源的需求。流水线应能够支持所有的指令类型，同时尽量减少每种指令类型的无效或者空闲的机器周期，也就是减少外部碎片。

 

独立的运算 ：算术流水线处理的是数组数据，他们一般都不相关。与算术流水线不同的是，指令流水线所处理的指令彼此不是完全独立的。因此，指令流水线必须要有一套内部机制，用来检测指令间发生的相关并保证指令相关不会导致错误。指令相关可能会导致流水线停顿，从而引起失效。回想一下，前面提到过，流水线停顿是一种动态形式的外部碎片，它会降低流水线的吞吐率。因此指令流水线设计的第三个挑战就是尽量减少流水线停顿。