設計一個簡易的處理器(10)–效能評估(完)

效能評價

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最終需要的PIPE處理器已經設定完畢了,現在要評價它的效能,採用CPI這個指標進行評價.

CPI: PIPE執行一條指令所需的平均刻度數.

(1). PIPE的CPI直觀判斷

PIPE採用了"載入互鎖+轉寄"技術,轉寄技術不會降低流水線的輸送量,而載入互鎖是通過暫停技術來實現的,所以會降低流水線的輸送量.這樣基本上可以達到每個刻度發射一條新指令的目標,也就是PIPE的CPI≈1(CPI>1).

 

(2).量化

C-刻度數

I-需要執行的指令數

B-插入Bubble數

CPI = C/I= (I + B) / I = 1.0 + B/I

B/I -懲罰因子

 

PIPE中有三種情況會插入Bubble.

-載入/使用冒險-->載入懲罰(load
penalty, lp)

-錯誤預測分支-->錯誤預測分支懲罰(mispreadictedbranch
penalty, mp)

-處理ret-->ret懲罰(return
penalty, rp)

CPI = 1.0+ lp + mp + rp

 

(3).一個計算CPI的執行個體

原因	名稱	指令頻率	滿足條件頻率	氣泡	乘積
載入/使用	lp	0.25	0.20	1	0.25*0.20*1=0.05
預測錯誤	mp	0.20	0.40	2	0.20*0.40*2=0.16
返回	rp	0.02	1.00	3	0.02*1.00*3=0.06
總和					0.05+0.16+0.06=0.27

CPI = 1.27≈1.0

 

注*:本篇中的圖片均來自本書的官網,我進行了改造(注釋和添加),詳見http://csapp.cs.cmu.edu/public/figures.html

        (Copyright 2011, Randal E. Bryant and David R. O'Hallaron )

 

 

reference:

1. 深入理解電腦系統（原書第2版）

 

(著作權，轉載時請註明作者和出處-dennis_fan-http://blog.csdn.net/dennis_fan