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263浮点运算流水线

发布时间:2019-05-25 20:29 来源:未知 编辑:admin

  263浮点运算流水线浮点运算流水线zuzhijigou/metc/material/zcyl/Chap02/2.6.3.htm[2011-1-26 15:25:16] τ=ma{τ 2.6.3浮点运算流水线.流水线原理 计算机的流水处理过程同工厂中的流水装配线类似。为了实现流水首先必须把输入的任务 分割为一系列的子任务使各子任务能在流水线的各个阶段并发地执行。将任务连续不断地输入 流水线从而实现了子任务的并行。因此流水处理大幅度地改善了计算机的系统性能是在计算 机上实现时间并行性的一种非常经济的方法。 在流水线中原则上要求各个阶段的处理时间都相同。若某一阶段的处理时间较长势必造成 其他阶段的空转等待。因此对子任务的划分是决定流水线性能的一个关键因素它取决于操作部 分的效率、所期望的处理速度以及成本价格等等。 假定作业T 被分成k个子任务可表达为 才能开始工作。具有这种线性优先关系的流水线称为线性流水线。线性流水线处理的硬件基本结构如图所示 )。线性流水线由一系列串联的过程段组成各个过程之间设有高速的缓冲寄存器(L)以暂时保存上一过程子任务处理的结果。在一个统一的时 钟(C)控制下数据从一个过程段流向相邻的过程段。 设过程段S 线浮点运算流水线 TLTk k+(n-1)故流水线/τ。 在流水线处理中当任务饱满时任务源源不断的输入流水线不论有多少级过程段每隔一 个时钟周期都能输出一个任务。从理论上说一个具有k级过程段的流水线处理n个任务需要 的时钟周期数为 (2.45) 其中k个时钟周期用于处理第一个任务。k个周期后流水线个周期就完成了。如果用非流水线的硬件来处理这n个任务时间上只能串行进行则所需时 钟周期数为 =nk(2.46)我们将T 的比值定义为k级线) ->k。这就是说理论上k级线性流水线处理几乎可以提高k倍速度。但实际上由于存储器冲突、数据相关这个理想的加速比不一定能达到。 2.流水线可以看出,浮点数加减法由0操作数检查、对阶操作、尾数操作、结果规格化及舍入 处理共4步完成,因此流水线段流水线浮点运算流水线 假设有两个规格化的浮点数 X1.10002 ,然后尾数再相加,即 其结果要进行规格化,将尾数向右移1位,阶码加1。即规格化的结果为1.00012 在图2.18所示的流水线浮点加法器框图中,标出了上述例子在每一个过程段和锁存器L中保存的流水运算结果值。 [例29]上述演示中(1)假设每个过程段所需的时间为:求阶差τ =10ns求4级流水线加法器的加速比为多少?(2)如果每个过程段的时间相同即都为75ns(包括缓冲寄存器时间)加速比是多少? [例30]已知计算一维向量xy的求和表达式如下:2.6.3浮点运算流水线 5620.5 114.369.6 3.14 6514.6 336 7.2 72.8 1.41 12135.1 336 121.5 142.4 4.55 试用4段的浮点加法流水线来实现一维向量的求和运算这4段流水线是阶码比较、对阶操作、尾 数相加、规格化。只要求画出向量加法计算流水时空图。

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