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如何解决？
如何解决？
假设执行过程分5段
如何解决？
例4：流水线中有三类数据相关冲突：写后读相关； 读后写相关；写后写相关。判断以下三组指令各存 在哪种类型的数据相关。

(1) I1: I2: (2) I3: I4: (3) I5: I6:
ADD R1，R2，R3 ； (R2) + (R3)->R1 写后读 SUB R4，R1，R5 ； (R1) - (R5)->R4 STA M(x)，R3 ； (R3)->M(x)，M(x)存储单元 读后写 ADD R3，R4，R5 ； (R4)+(R5)->R3 MUL R3，R1，R2 ； (R1)×(R2)->R3 写后写 ADD R3，R4，R5 ； (R4) + (R5)->R3
P157,例3,写出控制信号的逻辑表达式
Tx在图中看不出来
总结：两种控制器比较微ຫໍສະໝຸດ 序 硬布线
执行速度 可扩展性 规整性 设计的难易程度 电路复杂程度 应用范围
5.7
流水CPU
一、并行处理技术(阅读) •并行的含义 •时间并行
•空间并行
•时间并行＋空间并行
二、流水计算机的系统组成（示例）



5.8 RISC CPU

读P171页 RISC概括的三个基本要素 RISC机器的特征是
小结

流水CPU的设计思想 有哪三种冲突
P175,例5，画时空图
P175,例5，画时空图
W2 W1 乘3 乘2 乘1 加2 加1
取/存
I1:M(A)->R1 I2:(R2)+(R1)->R2 I3:(R3)+(R4)->R3 I4:(R4)*(R5)->R4 I5:M(B)->R6 I6:(R6)*(R7)->R6
外
多体交叉存储器 cache 指令部件（指令 I+K+1）
内
(指令I+K) (指令I+2)
(指令I+1)
执行部件（指令I）
三、流水CPU的时空图
入
WB
超标量 流水线
IF
空间
ID
EX
WB
出
EX
ID IF
I1 I1 I2 I1 I2 I3 I1 I2 I3 I4
I2 I3 I4 I5 I3 I4 I5 I4 I5 I5
1 2
3 4 5
6 7 8 时间T
流水线的分类
(在不同的并行等级上的分类)

指令流水线(CPU内) 算术流水线(运算器内) 处理机流水线(处理机间)
四、流水线中的主要问题


资源相关：争用同一硬件资源 (R2)+(R3) →R1 (R1)-(R5) → R4 数据相关：等前面指令执行结果 (R1) (R7) → R6 控制相关：转移指令引起
三、微操作信号设计过程 （硬布线控制器设计过程）



确定系统的所有机器指令（指令系统） 画出所有机器指令流程； 找出每个信号的所有条件，加上节拍电 位和节拍脉冲，写出信号逻辑表达式； 归并整理化简表达式； 用门电路或可编程器件实现。
想一想？微程序控制器设计过程

确定系统的所有机器指令（指令系统） 画出所有机器指令流程； 按流程编写微程序； 装入控制器存储器，用测试程序进行调 试。
请阅读1，2段
5.5 硬布线控制器
基本思想：由硬件逻辑电路（门电路和触发器） 产生控制信号 设计目标：使用最少元件，取得最高操作速度 一旦控制部件构成后，除非重新设计和物理上对 它重新布线，否则要想增加新的控制功能是不可 能的。
一、硬布线控制器结构
C=f(I,M,T,B) 输入信号
二、指令执行流程
D1 D1 F2 F1 T1 T2 T3 T4 T5
横轴-时间，纵轴-空间
T6 T7 T8 T9
T10
W2 W1 乘3 乘2 乘1 加2 加1
取/存
I1
I2
I4 I6 I3
I3 I4 I6
I4 I6
I6 I5
I2 I2 I1 I4 I3 T2 I1 I4 I3 I6 I5 T3 I6 I5
I4 I2 I3 I5
D1 D1 F2 I2 F1 I1 T1
横轴-时间，纵轴-空间
T4 T5 T6 T7 T8 T9
T10
习题

P181，1,2,3,6,16 必会 P181，7,8,12,13, 17 思考