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VC33的流水线操作透析

2017-06-16  来自: 上海拓野物流设备有限公司 浏览次数:712

VC33有两个特点:流水线操作、并发I/OCPU操作。

流水线操作是体现VC33高性能的主要特征。任何一条指令都要经过取指令、译码、读操作数、执行等4个过程,对同一条指令不能同时进行上述4个过程的操作,但可以对不同的指令同时进行这4种操作,即每一个CPU周期中,有4条指令分别处于取指令、译码、读操作数和执行阶段。这种作业方式就称为流水线操作。流水线作业不仅提高了运算和处理速度,同时也减少了总线拥挤的现象,提高了CPU的吞吐量。

VC33流水线结构的四个主要单元和他们的功能如下:

1)取指令单元(F):从寄存器中取指令字并更新程序计数器(PC)。

2)译码单元(D):译码指令字并产生地址。而且,在间接寻址中译码单元控制ARn寄存器的修改,当发生栈操作时(PUSH/POP)修改栈指针。

3)读操作数单元(R):从存储器或寄存器中读操作数。

4)执行单元(E):从存储器或寄存器中读出操作数后,执行相应的操作,并向目的地址写结果。

1.jpg                                       

上面这个图说明了流水线的结构,其中XYWZ代表具体的指令。我们从图中可以看出,在第m个周期,这四个阶段完全处于并行状态,即完全重叠在一起,从而进入了正常的流水线作业过程。

流水线操作中,DMA可能也要工作,这时,优先级顺序由高到低为:执行、读操作数、译码、取指令、DMA。尽管DMA控制器的优先级最低,但可以通过合适的数据结构使DMACPU的冲突最少甚至消除,这时因为DMA有它自己的数据和地址线。

我们可以看到,流水线操作真正工作是在第m个周期,即完全重叠。但是如果遇到了跳转和资源竞争等特殊情况,那么流水线操作就有可能不能完全处于重叠,这种冲突往往导致一个或几个CPU周期中没有任何一条指令处于被执行的状态。

关键词: VC33流水线           

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