bài tập lớn kiến trúc máy tính

1.1 Mục đích  Hiểu được cấu trúc, thiết kế một bộ xử lý  So sánh với bộ xử lý đơn xung nhịp và đa xung nhịp  Tìm hiểu và xử lý xung đột khi thiết kế MIPS pipeline  Tăng khả năng l

Bài tập lớn Kiến trúc máy tính

Giáo viên hướng dẫn: Th.S Tạ Thị Kim Huệ

Đề tài: Xây dựng bộ xử lý MIPS pipeline

1.1 Mục đích

 Hiểu được cấu trúc, thiết kế một bộ xử lý

 So sánh với bộ xử lý đơn xung nhịp và đa xung nhịp

 Tìm hiểu và xử lý xung đột khi thiết kế MIPS pipeline

 Tăng khả năng lập trình hợp ngữ MIPS

 Phát triển kỹ năng làm việc nhóm

1.2 Yêu cầu đặt ra

 Thiết kế bộ xử lý MIPS pipeline

 Thực hiện các lệnh cơ bản

 Tính số Clock, CPI, Tc

2.1 Cơ sở lý thuyết

 2.1.1 Kiến trúc MIPS

 2.1.2 MIPS pipeline

2.1.2 MIPS pipeline

a Kỹ thuật đường ống

b Hiệu năng đường ống hóa

c Các thanh ghi pipeline

d Đường dữ liệu MIPS pipeline

e Điều khiển pipeline

f Xung đột pipeline

a Kỹ thuật đường ống

b Hiệu năng đường ống hóa

c Các thanh ghi pipeline

d Đường dữ liệu MIPS pipeline

e Điều khiển pipeline

f Xung đột pipeline

- Xung đột cấu trúc

Giải quyết xung đột như thế nào???

Xảy ra khi hai câu lệnh cùng sử dụng 1 tài nguyên tại cùng 1 thời điểm

Giải quyết xung đột cấu trúc

Giải quyết xung đột cấu trúc

Xảy ra khi yêu cầu sử dụng dữ liệu trước khi nó

sẵn sàng

Giải quyết xung đột dữ liệu (Data Hazard) bằng

forwarding

Giải quyết xung đột dữ liệu (Data Hazard) bằng

forwarding

Giải quyết xung đột dữ liệu (Data Hazard) bằng

forwarding

Xảy ra khi không thể chuyển tiếp dữ liệu

Giải quyết xung đột dữ liệu (Data Hazard) xử lý bằng

stall

Giải quyết xung đột dữ liệu (Data Hazard) xử lý bằng stall

Giải quyết xung đột dữ liệu (Data Hazard) xử lý bằng

stall

Giải quyết xung đột điều khiển(Control Hazard)

Giải quyết xung đột điều khiển(Control Hazard)

Giải quyết xung đột điều khiển(Control Hazard)

Giải quyết xung đột điều khiển(Control Hazard)

Hàm logic của forwarding giai đoạn ID là:

Hàm logic phát hiện stall cho lệnh branch được cho ở dưới.Bộ xử lý phải thực hiện yêu cầu branch trong giai đoạn ID.Nếu 1 trong 2 toán hạng nguồn của branch phụ thuộc câu lệnh ALU trong giai đoạn EX hoặc lệnh lw trong giai đoạn MEM,thì bộ xử lý phải stall cho đến khi toán hạng nguồn sẵn sàng

Bây giờ bộ xử lý có thể stall bởi vì 1 trong 2 xung đột load hoặc branch

Sơ đồ thiết kế sử dụng Hazard Unit

2.2 Thiết kế MIPS pipeline

2.2 Thực hiện bài tập lớn

3 Kết luận

 MIPS pipeline có hiệu năng cao hơn so với đơn xung nhịp

và đa xung nhịp

Thanks you!