第五章 标量处理机

  具有标量数据表示和标量指令系统的处理机称为标量处理机,它是一种最通用,也是使用最普遍的处理机。
  根据摩尔定理,处理机的运算速度每5年左右提高一个数量级,因此,处理机设计者的基本任务之一是要缩短指令的执行时间,通常有如下两条途径:
  1、提高处理机的工作主频。在过去的大部分时间里,主要通过提高工作主频来提高处理机的运算速度。目前,高性能处理机的工作主频已经达到1GHz以上,提高处理机工作主频的速度已经明显减慢。
  2、采用指令级并行技术。其中又有三种基本方法,即超标量(Superscalar)、超流水线(Superpipelining)和超长指令字(VLIW:Very Long Instruction Word)技术。目前,前两种技术已经相当成熟,已经研制出了多种高性能的超标量和超流水线处理机,而超长指令字技术还在进一步研究中。

  本章的重点是:
  1、流水线的性能分析及主要参数计算方法,
  2、非线性流水线的调度方法,
  3、数据相关的种类,发生的情况及解决的办法,
  4、分支预测技术,
  5、单发射、多发射与先行指令窗口,
  6、超标量处理机和超流水线处理机的特点及指令执行时序。