VC33的流水線操作透析
2017-06-16 來自: 上海拓野物流設備有限公司 瀏覽次數:1318
VC33有兩個特點：流水線操作、并發I/O和CPU操作。
流水線操作是體現VC33高性能的主要特征。任何一條指令都要經過取指令、譯碼、讀操作數、執行等4個過程，對同一條指令不能同時進行上述4個過程的操作，但可以對不同的指令同時進行這4種操作，即每一個CPU周期中，有4條指令分別處于取指令、譯碼、讀操作數和執行階段。這種作業方式就稱為流水線操作。流水線作業不僅提高了運算和處理速度，同時也減少了總線擁擠的現象，提高了CPU的吞吐量。
VC33流水線結構的四個主要單元和他們的功能如下：
（1）取指令單元（F）：從寄存器中取指令字并更新程序計數器（PC）。
（2）譯碼單元（D）：譯碼指令字并產生地址。而且，在間接尋址中譯碼單元控制ARn寄存器的修改，當發生棧操作時（PUSH/POP）修改棧指針。
（3）讀操作數單元（R）：從存儲器或寄存器中讀操作數。
（4）執行單元（E）：從存儲器或寄存器中讀出操作數后，執行相應的操作，并向目的地址寫結果。
上面這個圖說明了流水線的結構，其中X、Y、W、Z代表具體的指令。我們從圖中可以看出，在第m個周期，這四個階段完全處于并行狀態，即完全重疊在一起，從而進入了正常的流水線作業過程。
流水線操作中，DMA可能也要工作，這時，優先級順序由高到低為：執行、讀操作數、譯碼、取指令、DMA。盡管DMA控制器的優先級最低，但可以通過合適的數據結構使DMA與CPU的沖突最少甚至消除，這時因為DMA有它自己的數據和地址線。
我們可以看到，流水線操作真正工作是在第m個周期，即完全重疊。但是如果遇到了跳轉和資源競爭等特殊情況，那么流水線操作就有可能不能完全處于重疊，這種沖突往往導致一個或幾個CPU周期中沒有任何一條指令處于被執行的狀態。