取址,分析,执行
取址
根据PC内容访问主存储器,取出一条指令送到IR中
分析
对指令操作码进行译码,按照给定的寻址方式和地址字段中的内容形成操作数的有效地址EA,并从有效地址EA中取出操作数
执行
根据操作码字段,完成指令规定的功能,即把运算结果写到通用存储器或主存中
假设取址,分析,执行都相等
1.顺序执行方式
。。。。|取址|分析|执行|取址|分析|执行|。。。。
此时的总耗时T=nx3t=3nt
优点:控制简单,硬件代价小
缺点:执行指令的速度慢,在任何时候,处理机中只有一条指令在执行,各功能和部件的利用率低
2.一次重叠执行方式
总耗时:T=3t+(n-1)*2t=(1+2n)t
优点:程序执行时间缩短了约三分之一,各功能的部件利用率明显提高
缺点:硬件开销大,操作也比顺序执行复杂
3.二次重叠执行方式
总耗时:T=3t+(n-1)t=(2+n)t
优点:程序执行时间缩短了三分之二,在理论上处理机中同时有三条指令在执行

指令执行过程图,指令序列
时空图
流水线的三个指标
吞吐率
在单位时间内,流水线所完成的任务数量
n代表任务数量,Tk表示完成n个任务所需时间
一条指令被分为k个阶段,每个阶段耗时deltaT,(此时一个deltaT=1个时钟周期)
当一条k段段流水线在k+n-1个时钟周期内完成n个任务,得出流水线的吞吐率为
当n取相遇∞时
加速比
完成同一批任务,不使用流水线所用的时间与使用流水线的时间只笔
设T0时不使用执行时间,Tk是使用流水线的执行时间
计算流水线加速比S
效率
流水线设备的利用率
硬件设备忙碌时间占总时间的比例
