假設數(shù)據(jù)通路中各主要功能單元的操作時間為:存儲單元:200ps;ALU和加法器:100ps;寄存器堆讀口或?qū)懣冢?0ps。程序中指令的組成比例為:取數(shù)25%、存數(shù)10%、ALU52%、分支11%、跳轉(zhuǎn)2%。假設時鐘周期取存儲器存取時間的一半,MUX、控制單元、PC、擴展器和傳輸線路等的延遲都忽略不計,則下面的實現(xiàn)方式中,哪個更快?快多少?
(1)單周期方式:每條指令在一個固定長度的時鐘周期內(nèi)完成;
(2)多周期方式:每類指令時鐘數(shù):取數(shù)-7,存數(shù)-6,ALU-5,分支-4,跳轉(zhuǎn)-4;
(3)流水線方式:取指1、取指2、取數(shù)/譯碼、執(zhí)行、存取1、存取2、寫回7段流水線;沒有結(jié)構(gòu)冒險;數(shù)據(jù)冒險采用“轉(zhuǎn)發(fā)”技術(shù)處理;load指令與后續(xù)各指令之間存在依賴關(guān)系的概率分別1/2、1/4、1/8、…;分支延遲損失時間片為2,預測準確率為75%;不考慮異常、中斷和訪問失效引起的流水線冒險。