《大话处理器》连载——微架构(5) DSP更深的流水线

        不同的处理器会有不同的流水线划分。在TI C6000 DSP中，所有指令的执行都可分为Fetch(取指)、Decode(译码)、Execute (执行)3个大的步骤，每个大的步骤又可以细分为一些小的步骤：

 

C6000流水线节拍

 

DSP流水线描述

        在MIPS中，MEM操作和ALU运算放在不同的节拍，在DSP中，它们都被放在指令的执行节拍中。在MIPS中，寄存器写回是单独一个节拍，在DSP中，这个过程也被放在了执行节拍中。从这个角度来看，DSP的节拍划分更符合软件人员的视角，不管是ALU运算，还是MEM操作，还是寄存器写回等等，这些都是指令的执行过程，唯一的区别在于，不同指令的执行时间不一样。

        在TI C64内核中，简单的指令(如加法等)只需要1个cycle，乘法等指令需要2个cycle，load/store需要5个cycle，分支指令需要6个cycle。在TI C66内核中，有的指令甚至需要10个cycle。

        下图为C6000 DSP的流水线：

 

DSP流水线

 

        在图上星型标注的位置，指令2处于E2节拍，指令3处于E1节拍，即使指令3和指令2使用相同的运算单元，这条流水线也能顺利运行，这是因为功能单元的E1和E2阶段也是流水线结构的。