2012软考系统分析师经典教程：体系结构其他的知识

　　1.7 体系结构其他的知识

　　1.流水线技术

　　流水线技术其实是通过并行硬件来提高系统性能的常用方法，其基本思想在冯·诺依曼第一台存储程序计算机中已经提出。

　　流水线技术的基本原理实际上是一种任务分解的技术。把一件任务分解成若干顺序执行的子任务，不同的子任务由不同的执行机构负责执行，而这些机构可以同时并行的工作。在任一时刻，任一任务只占用其中一个执行机构，这样就可以实现多个任务的重叠执行，以提高工作效率。

　　流水线技术包括指令流水线和运算操作流水线。需要注意的是，对流水线技术而言，其对性能的提高程度取决于其执行顺序中最慢的一步。

　　在实际情况中，流水线各个阶段可能会相互影响，阻塞流水线，使其性能下降。影响流水线性能的主要因素有两个：执行转移指令和共享资源冲突。

　　在实际处理中，为了使流水线能维持最大的吞吐率，同时确保流水线各段不会产生冲突，就需要对流水线进行很好的控制。一般采用预留表来预测冲突。预留表是从流水线设计直接推导出来的，表中列出的是流水线上各个部件操作的时间信息，每一行代表流水线中的一段，而每一列则代表一个时间步。

　　流水线周期：

　　另外，流水线计算机处理中断的方法通常有两种。

　　Ø 不精确断点法

　　Ø 精确断点法

　　2.RISC技术

　　RISC(reduced instruction set computer)即精简指令集计算机，它的主要特点是CPU的指令集大大简化，从而减少指令的执行周期数，提高运算速度。

　　一般来说，CPU的执行速度受三个因素的影响：

　　Ø 程序中的指令数I

　　Ø 每条指令执行所需的周期数CPI

　　Ø 每个周期的时间T

　　它们之间的关系可表示为：程序执行时间=I*CPI*T

　　与CISC(复杂指令集系统)相比，RISC具有以下的特点。

　　RISC采用窗口重叠技术完成寄存器的组织和参数的传递，对于RISC的流水线的处理是采用延迟转移的方法解决流水线阻塞和互锁。

　　另外，采用RISC技术的CPU硬件一般具有寄存器数量多、采用流水线组织、控制器的实现采用硬布线逻辑电路等特点。

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