電子發(fā)燒友App

硬聲App

0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評(píng)論與回復(fù)
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學(xué)習(xí)在線課程
  • 觀看技術(shù)視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會(huì)員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認(rèn)識(shí)你,還能領(lǐng)取20積分哦,立即完善>

3天內(nèi)不再提示
創(chuàng)作
電子發(fā)燒友網(wǎng)>電子資料下載>嵌入式開發(fā)>ARM體系結(jié)構(gòu)之流水線解析

ARM體系結(jié)構(gòu)之流水線解析

2017-10-18 | rar | 0.3 MB | 次下載 | 1積分

資料介紹


  2.2 流水線
  2.2.1 流水線的概念與原理
  處理器按照一系列步驟來執(zhí)行每一條指令。典型的步驟如下:
 ?、?從存儲(chǔ)器讀取指令(fetch);
 ?、?譯碼以鑒別它是屬于哪一條指令(dec);
 ?、?從指令中提取指令的操作數(shù)(這些操作數(shù)往往存在于寄存器中)(reg);
 ?、?將操作數(shù)進(jìn)行組合以得到結(jié)果或存儲(chǔ)器地址(ALU);
  ⑤ 如果需要,則訪問存儲(chǔ)器以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)(mem);
 ?、?將結(jié)果寫回到寄存器堆(res)。
  并不是所有的指令都需要上述每一個(gè)步驟,但是,多數(shù)指令需要其中的多個(gè)步驟。這些步驟往往使用不同的硬件功能,例如,ALU可能只在第4步中用到。因此,如果一條指令不是在前一條指令結(jié)束之前就開始,那么在每一步驟內(nèi)處理器只有少部分的硬件在使用。
  有一種方法可以明顯改善硬件資源的使用率和處理器的吞吐量,這就是當(dāng)前一條指令結(jié)束之前就開始執(zhí)行下一條指令,即通常所說的流水線(Pipeline)技術(shù)。流水線是RISC處理器執(zhí)行指令時(shí)采用的機(jī)制。使用流水線,可在取下一條指令的同時(shí)譯碼和執(zhí)行其他指令,從而加快執(zhí)行的速度??梢园蚜魉€看作是汽車生產(chǎn)線,每個(gè)階段只完成專門的處理器任務(wù)。
  采用上述操作順序,處理器可以這樣來組織:當(dāng)一條指令剛剛執(zhí)行完步驟①并轉(zhuǎn)向步驟②時(shí),下一條指令就開始執(zhí)行步驟①。圖2.1說明了這個(gè)過程。從原理上說,這樣的流水線應(yīng)該比沒有重疊的指令執(zhí)行快6倍,但由于硬件結(jié)構(gòu)本身的一些限制,實(shí)際情況會(huì)比理想狀態(tài)差一些。
  2.2.2 流水線的分類
  從Acorn Computer公司在1983~1985年間開發(fā)的第一個(gè)3μm器件,到ARM公司在1990~1995年間開發(fā)的ARM6和ARM7,ARM整數(shù)處理器核的組織結(jié)構(gòu)變化很小,這些處理器都是采用3級(jí)流水線,而這一時(shí)期CMOS工藝的發(fā)展,幾乎將特征尺寸減少了一個(gè)數(shù)量級(jí)。因此,核的性能提高很快,但基本的操作原理大部分沒有變化。
  ARM體系結(jié)構(gòu)之流水線解析
  圖2.1 流水線的指令執(zhí)行過程
  從1995年以來,ARM公司推出了幾個(gè)新的ARM核。它們采用5級(jí)流水線和哈佛架構(gòu),獲得了顯著的高性能。例如,ARM9增加了存儲(chǔ)器訪問段和回寫段,這使得ARM9的處理能力可達(dá)到平均1.1 Dhrystone1 MISP/MHz,與ARM7相比,指令吞吐量提高了約13%。
  注意在許多高性能處理器內(nèi)部,一級(jí)Cache一般都設(shè)置有兩個(gè),其中,一個(gè)是指令Cache,另一個(gè)是數(shù)據(jù)Cache。這樣可以減少取指令和讀操作數(shù)的訪問沖突,這種結(jié)構(gòu)被稱為哈佛架構(gòu)。
  把主存儲(chǔ)器分成兩個(gè)獨(dú)立編址的存儲(chǔ)器,一個(gè)專門存放指令,稱為指令存儲(chǔ)器,簡(jiǎn)稱指存;另一個(gè)專門存放操作數(shù),稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,簡(jiǎn)稱數(shù)存。兩個(gè)存儲(chǔ)器可以同時(shí)訪問,這樣就解決了取指令和讀操作數(shù)的沖突。如果在此基礎(chǔ)上規(guī)定在執(zhí)行指令階段產(chǎn)生的運(yùn)算結(jié)果只寫到通用寄存器中,不寫到主存,那么取指令、分析指令和執(zhí)行指令就可以同時(shí)進(jìn)行。
  ARM10更是把流水線增加到6級(jí)。ARM10的平均處理能力達(dá)到1.3 Dhrystone MISP/MHz,與ARM7相比,指令吞吐量提高了約34%。
  注意雖然ARM9和ARM10的流水線不同,但它們都使用了與ARM7相同的流水線執(zhí)行機(jī)制,因此ARM7上的代碼也可以在ARM9和ARM10上運(yùn)行。
下載該資料的人也在下載 下載該資料的人還在閱讀
更多 >

評(píng)論

查看更多

下載排行

本周

  1. 1TC358743XBG評(píng)估板參考手冊(cè)
  2. 1.36 MB  |  330次下載  |  免費(fèi)
  3. 2開關(guān)電源基礎(chǔ)知識(shí)
  4. 5.73 MB  |  6次下載  |  免費(fèi)
  5. 3100W短波放大電路圖
  6. 0.05 MB  |  4次下載  |  3 積分
  7. 4嵌入式linux-聊天程序設(shè)計(jì)
  8. 0.60 MB  |  3次下載  |  免費(fèi)
  9. 5基于FPGA的光纖通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
  10. 0.61 MB  |  2次下載  |  免費(fèi)
  11. 6基于FPGA的C8051F單片機(jī)開發(fā)板設(shè)計(jì)
  12. 0.70 MB  |  2次下載  |  免費(fèi)
  13. 751單片機(jī)窗簾控制器仿真程序
  14. 1.93 MB  |  2次下載  |  免費(fèi)
  15. 8基于51單片機(jī)的RGB調(diào)色燈程序仿真
  16. 0.86 MB  |  2次下載  |  免費(fèi)

本月

  1. 1OrCAD10.5下載OrCAD10.5中文版軟件
  2. 0.00 MB  |  234315次下載  |  免費(fèi)
  3. 2555集成電路應(yīng)用800例(新編版)
  4. 0.00 MB  |  33564次下載  |  免費(fèi)
  5. 3接口電路圖大全
  6. 未知  |  30323次下載  |  免費(fèi)
  7. 4開關(guān)電源設(shè)計(jì)實(shí)例指南
  8. 未知  |  21548次下載  |  免費(fèi)
  9. 5電氣工程師手冊(cè)免費(fèi)下載(新編第二版pdf電子書)
  10. 0.00 MB  |  15349次下載  |  免費(fèi)
  11. 6數(shù)字電路基礎(chǔ)pdf(下載)
  12. 未知  |  13750次下載  |  免費(fèi)
  13. 7電子制作實(shí)例集錦 下載
  14. 未知  |  8113次下載  |  免費(fèi)
  15. 8《LED驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)》 溫德爾著
  16. 0.00 MB  |  6653次下載  |  免費(fèi)

總榜

  1. 1matlab軟件下載入口
  2. 未知  |  935054次下載  |  免費(fèi)
  3. 2protel99se軟件下載(可英文版轉(zhuǎn)中文版)
  4. 78.1 MB  |  537796次下載  |  免費(fèi)
  5. 3MATLAB 7.1 下載 (含軟件介紹)
  6. 未知  |  420026次下載  |  免費(fèi)
  7. 4OrCAD10.5下載OrCAD10.5中文版軟件
  8. 0.00 MB  |  234315次下載  |  免費(fèi)
  9. 5Altium DXP2002下載入口
  10. 未知  |  233046次下載  |  免費(fèi)
  11. 6電路仿真軟件multisim 10.0免費(fèi)下載
  12. 340992  |  191185次下載  |  免費(fèi)
  13. 7十天學(xué)會(huì)AVR單片機(jī)與C語言視頻教程 下載
  14. 158M  |  183278次下載  |  免費(fèi)
  15. 8proe5.0野火版下載(中文版免費(fèi)下載)
  16. 未知  |  138040次下載  |  免費(fèi)