Tài liệu Bài tập Xây dựng bộ xử lý MIPS pipeline

Bài tập lớn Kiến trúc máy tính Đề tài: Xây dựng bộ xử lý MIPS pipeline Giáo viên hướng dẫn: Th.S Tạ Thị Kim Huệ STT Họ và tên 1 Trần Văn Thuấn 2 Đỗ Hoàng Tùng Anh MSSV Lớp 20102265 ĐTVT09 20101074 ĐTVT10 3 Phạm Thế Huy 20101625 ĐTVT10 4 Khúc Văn Tuyền 20102455 ĐTVT10 Nội dung  1. Mô tả đề tài o o  1.1 Mục đích 1.2 Yêu cầu đặt ra 2. Thực hiện bài tập lớn o o  2.1 Cơ sở lý thuyết 2.2 Thiết kế MIPS pipeline 3. Kết luận Nội dung  1. Mô tả đề tài o o  1.1 Mục đích 1.2 Yêu cầu đặt ra 2. Thực hiện bài tập lớn o o  2.1 Cơ sở lý thuyết 2.2 Thiết kế MIPS pipeline 3. Kết luận 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 Nội dung  1. Mô tả đề tài o o  1.1 Mục đích 1.2 Yêu cầu đặt ra 2. Thực hiện bài tập lớn o o  2.1 Cơ sở lý thuyết 2.2 Thiết kế MIPS pipeline 3. Kết luận 2.1 Cơ sở lý thuyết  2.1.1 Kiến trúc MIPS  2.1.2 MIPS pipeline 2.1.1 Kiến trúc MIPS  Giới thiệu về MIPS  Tập thanh ghi  Chế độ định địa chỉ  Các kiểu lệnh  Bộ nhớ 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  H=1/Tcpu  Tcpu=Tc*I*CPI(hiệu dụng)  C(số chu kỳ)=I*CPI  Nạp và thực hiện nhiều lệnh cùng 1 lúc  Trong điều kiện lý tưởng với số lượng lệnh lớn,đường ống giúp tăng tốc độ bằng số giai đoạn đường ống.Đường ống 5 giai đoạn sẽ nhanh hơn 5 lần vì Tc tăng gấp 5 c. Các thanh ghi pipeline d. Đường dữ liệu MIPS pipeline e. Điều khiển pipeline f. Xung đột pipeline f. Xung đột pipeline - Xung đột cấu trúc - Xung đột dữ liệu - Xung đột điều khiển Giải quyết xung đột như thế nào??? Giải quyết xung đột cấu trúc 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 dữ liệu (Data Hazard) bằng forwarding Xảy ra khi yêu cầu sử dụng dữ liệu trước khi nó sẵn sàng Giải quyết xung đột dữ liệu (Data Hazard) bằng forwarding Chuyển tiếp dữ liệu từ giai đoạn WB hoặc MEM đến giai đoạn EX