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Cov Ntsiab Lus Microarchitectural Instruction pipelining

Mar 09, 2019

Ib ntawm thawj, thiab feem ntau haib, cov tswv yim los txhim kho kev ua haujlwm yog kev siv cov kev qhia ntawv tawm. Cov qauv tsim hluav taws xob thaum ntxov yuav ua tiav tag nrho cov kauj ruam saum toj no rau ib qho kev qhia ua ntej tsiv mus rau lwm qhov. Tshaj plawg loj ntawm txoj kev Circuit Court tau khiav tawm ntawm txhua kauj ruam; Piv txwv li, cov kev qhia kev cim kev teeb tsa yuav tsum tau kaw thaum ua tiav thiab lwm yam.


Pipelining pab txoj kev ua tau zoo los ntawm qhov uas muaj ntau cov lus qhia ua lawv txoj kev los ntawm tus neeg ua haujlwm rau tib lub sijhawm. Hauv tib qho piv txwv, tus processor yuav pib txiav txim siab (kauj ruam 1) ib qho kev qhia tshiab thaum lub sijhawm dhau los tos kom tau. Qhov no yuav cia txog li plaub qhov kev qhia kom tau "nyob rau hauv davhlau" ntawm ib zaug, ua tus processor saib plaub zaug sai sai. Txawm hais tias ib qho kev qhia yuav siv sij hawm ntev npaum li tiav (tseem muaj plaub kauj ruam) CPU ua cov lus qhia "retires" sai npaum li cas.


RISC ua rau cov dej ntshiab me me thiab yooj yim dua los tsim kom muaj kev sib cais ntawm txhua theem ntawm kev qhia ntawv thiab ua rau lawv siv tib lub sij hawm-ib lub voj voog. Tus processor ua tus tseem ua haujlwm nyob rau hauv ib lub rooj sib txoos ua ke, nrog cov lus qhia los ntawm ib sab thiab tau tawm ntawm lwm qhov. Vim tias qhov txo qhov tsis yooj yim ntawm cov RISC qhov cub, cov tub ntxhais kawm tub ntxhais kawm ntawv thiab cov kev qhia cache yuav muab tso rau tib qhov me me uas yuav haum tus tub ntxhais kawm nyob rau hauv CISC tus qauv. Qhov no yog qhov tseeb tiag uas RISC tau ceev dua. Cov qauv tsim ntxov xws li SPARC thiab MIPS feem ntau khiav 10 tawm zaus sai npaum li Intel thiab Motorola CISC cov kev daws teeb meem ntawm tib lub moos ceev thiab tus nqi.


Pipelines tsis yog txhais tau hais tias tsuas yog siv rau RISC designs. Los ntawm xyoo 1986 txoj kev siv VAX qhov kev tshaj tawm (VAX 8800) yog ib qhov qauv tsim ua qauv hnyav, me ntsis kev txiav txim siab thawj zaug ua lag luam hauv MIPS thiab SPARC. Feem ntau cov CPU uas niaj hnub siv (CPUs) txawm tias cov kab CPUs uas tsis muaj kev sib txuas los ntawm kev tsis sib txuas yog pom hauv cov txheej txheem ntawm cov txheej txheem loj tshaj plaws [piv txwv li] Lub Vevxaib Loj Loj, los ntawm VAX 8800 rau Pentium 4 thiab Athlon, yog siv nrog ob leeg microcode thiab pipelines. Kev txhim kho hauv kev sib phom thiab caching yog ob qhov kev loj ntawm microarchitectural uas tau ua kom qhov kev sib tw ua tau kom muaj kev sib txuas nrog lub voj voog tshuab uas lawv muaj raws li.