目錄
- 1. 資料通路
- 2. 指令周期
- 2.1 基本概念
- 2.2 指令的執行程序舉例
- 3. 控制信號的產生方式
- 3.1 微程式控制
- 3.2 硬布線控制
- 4. 指令流水
- 4.1 順序與流水
- 4.2 流水的指標
1. 資料通路
概念
計算機系統中，各個部件通過資料總線連接形成的資料傳送路徑，
舉例
模型機的資料通路
現在需要實作指令：ADD R0,(R1)
即：取出R0中的資料，將R1中的資料作為地址，從存盤器中取出資料，分別送入X和Y，通過ALU進行加法運算后結果送至R0，
①R0→X：R0out、G、Xin；
②R1→Y：R1out、G、ARin、R、DRout、G、Yin
③+：+ ;
④ALU→R0：ALUout、R0in，
2. 指令周期
2.1 基本概念
時鐘周期
處理操作的最基本單位，也稱為節拍脈沖或者T周期，
機器周期
也稱為CPU周期，每個機器周期內完成一個基本操作，一般機器的CPU周期包括取指周期、取數周期和執行周期幾種，
1機器周期 = 4時鐘周期
指令周期
一條指令執行所需要的時間，包含若干機器周期，指令周期= n × 機器周期，
2.2 指令的執行程序舉例
【舉例】ADD R0,(R1)指令的執行程序
（1）取指令：
①指令地址送地址總線：PC→AB；
②發訪存命令：AB →M ，R/W#=R；
③指令送IR： M →DB，DB →IR；
④程式計數器+1：PC+1，
（2）取運算元：
①R1經ALU送AR：R1→ALU、LOD，ALU →DB、 DB →AR；
②發訪存命令：AR →AB 、AB →M、R；
③存盤器數送DR：M →DB、DB →DR，
（3）加法操作：
①資料送ALU進行加法：DR→ALU、R0 →ALU、+；
②ALU送R0：ALU →DB、DB →DR 、DR →R0，
3. 控制信號的產生方式
3.1 微程式控制
3.2 硬布線控制
4. 指令流水
4.1 順序與流水
順序與流水
順序：
一條指令中有4個階段，順序執行n條指令需要4nT的時間，
可以看出，取指與計算地址不是在一個部件中執行，因此可以并行進行，
流水：
4.2 流水的指標
吞吐率 每秒鐘執行指令的條數，
加速比 采用流水線后，吞吐率與無流水線時吞吐率比值，
【舉例】設流水線有K個程序，執行n條指令
若有標量流水，則執行n條指令時間為：Tk = (n+K-1)T
若為順序執行，則執行n條指令時間為：T1 = nKT
加速比 = 采用流水線后每秒執行指令數/順序執行每秒執行指令數=(n/Tk)/(n/T1) = T1/Tk
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