3.2. Организация конвейерной обработки команд
При конвейеризации очередность команд, заданная программистом при написании программы, нарушается. Исполнения команд (текущей i-й и i+1-й) перекрываются во времени и возникают зависимости операций, запускаемых i+1 и i+2 командами от результатов i-й команды. Эти зависимости вызывают помехи для выполнения команд. При конвейеризации необходимо обнаружить и устранить помехи.
С целью анализа возможности перекрытия команд целесообразно создать таблицу занятости для моделирования бесконвейерной структуры ЭВМ, используемой для выполнения команд. В структуре ЭВМ используется не расслоенная память RAM и бесконвейерное CPU. Когда функционирует память, то CPU простаивает и наоборот. В таблице занятости будет две ступени: RAM и CPU.
t
RAM
CPU
ADD 20 такт
DECODE ENDOP
IFETCH EADDR OFETCH EXEC
X X X X X X X
X X
X
X X X X X
X X X X X
WR 17 тактов
DECODE EXEC ENDOP
IFETCH EADDR STORE
|
|
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
|
|
|
|
|
|
X |
X |
|
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
X |
X |
X |
X |
X |
X |
|
|
X |
JMP 11 тактов
DECODE ENDOP
IFETCH
|
|
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
X |
X |
X |
CHANGE IP
JS переход выполняется 12 тактов
DECODE ENDOP
IFETCH
|
|
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
X |
X |
X |
X |
TEST CHANGE IP
JS переход не выполняется 11 тактов
DECODE ENDOP
IFETCH
|
|
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
X |
X |
X |
TEST
READ 17 тактов
DECODE EXEC ENDOP
IFETCH EADDR OFETCH
|
|
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
|
|
|
|
|
X |
X |
|
|
|
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
X |
X |
X |
X |
X |
|
|
X |
X |
Inc 23 такта
DECODE ENDOP
IFETCH EADDR OFETCH EXEC STORE
|
|
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
|
|
|
|
|
X |
X |
|
|
|
|
|
X |
X |
|
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
X |
X |
X |
X |
X |
|
|
X |
X |
X |
X |
X |
|
|
X |