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我在 3 年前学习了处理器架构。

直到今天，我无法弄清楚为什么在顺序指令中execute位于之前。memory

执行指令[ mov (%eax) %ebx]时，不需要访问内存吗？

谢谢！

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让我们记住经典的 RISC 管道，通常研究它：http ://en.wikipedia.org/wiki/Classic_RISC_pipeline 。以下是它的阶段：

  • IF = 取指令
  • ID = 指令解码
  • EX = 执行
  • MEM = 内存访问
  • WB = 寄存器回写

在 RISC 中，您只能使用loads 和stores 来处理内存。EX内存访问指令的阶段将计算内存中的地址（从寄存器文件中获取地址，对其进行缩放或添加偏移量）。然后地址将被传递到MEM阶段。

您的示例mov (%eax), %ebx实际上是来自内存的负载，无需任何额外计算，甚至可以在 RISC 管道中表示：

  • IF- 从指令存储器中获取指令
  • ID- 解码指令，将“eax”寄存器作为操作数传递给 ALU；记住“ebx”作为 WB 的输出（在控制单元中）；
  • EX- 在 ALU 中计算“eax+0”并将结果传递到下一阶段MEM（作为内存中的地址）
  • MEM- 从EX阶段（从 ALU）获取地址，进入内存并获取值（这个阶段可能需要几个滴答声才能到达内存并阻塞管道）。将值传递给WB
  • WB- 取值MEM并将其传回寄存器文件。控制单元应将寄存器文件设置为模式：“Writing”+“EBX selected”

在真正的 CISC 指令中情况更复杂，例如（从内存中add (%eax), %ebx加载字，然后将 T+ 存储到）。该指令需要在 ALU 中进行地址计算和加法运算。这在最简单的 RISC (MIPS) 管道中不容易表示。T[%eax]%ebx%ebx

第一个 x86 cpu (8086) 不是流水线的，它在任何时候都只执行一条指令。但是由于 80386 有 6 个阶段的流水线，这比 RISC 更复杂。有关于其管道的介绍，并将其与 MIPS 进行比较：http ://www.academic.marist.edu/~jzbv/architecture/Projects/projects2004/INTEL%20X86%20PIPELINING.ppt

幻灯片 17 说：

  • 英特尔结合了mem和EX阶段以避免加载和停顿，但确实为地址计算创建了停顿
  • mips 中的所有阶段都需要一个周期，而英特尔在某些阶段可能需要多个周期。这会产生不对称的性能

在我的示例中，add将在组合的“ MEM+EX”阶段执行几个 CPU 滴答，产生许多停顿。

现代 x86 CPU 的流水线很长（典型的是 16 个阶段），并且它们内部是类似 RISC 的 CPU。解码器阶段（3 阶段或更多）将最复杂的 x86 指令分解为一系列内部类似 RISC 的微操作（有时在微码的帮助下每条指令生成多达 450 个微操作；更典型的是 2-3 个微操作）。对于复杂的 ALU/MEM 操作，将有 microop 用于地址计算，然后是 microop 用于内存加载，然后是 microop 用于 ALU 操作。微操作之间会有依赖关系，并计划到不同的执行端口。

于 2012-12-07T05:28:44.987 回答