PowerPC 620 是 PowerPC 系列中效能最高的型號。它是 PowerPC 家族中應用伺服器和高科技辦公產品線的首款晶片。它使用高執行微架構，並具有多種先進的超標量特性，以利用指令級並行性。PowerPC 620 有六個能夠並行操作的 EU。這些單元如下：分支處理單元 (BPU)、兩個簡單的整數單元 (IU1 和 IU2) 執行單週期整數和邏輯運算、一個單週期多週期整數單元 (MIU) 主要執行整數乘法和除法、一個載入/儲存單元 (L/SU) 和一個 FP 單元 (FPU)。PowerPC 的特性... 閱讀更多

MIPS R10000 是 R 系列處理器最新的架構。它實現了 MIPS IV ISA（指令集架構），它是 MIPS III 的超集，例如 R8000 支援該超集。在計劃的 200 MHz 時鐘頻率下，這款四路超標量處理器具有 800 MIPS 的峰值效能。R10000 的特性R10000 具有以下主要特性：它是一個四路超標量處理器，最大排程率為 5。它使用預解碼。它有三個組保留站。運算元在指令排程前被獲取。使用合併的架構和重新命名... 閱讀更多

ROB 代表重新排序緩衝區。ROB 最初由 Smith 和 Pleszkun 於 1988 年提出。他們構思了 ROB 來解決精確中斷問題。ROB 是一個帶有頭指標和尾指標的迴圈緩衝區。頭指標表示下一個可用條目的區域。指令按照嚴格的程式順序寫入 ROB。隨著指令發出，每個指令依次指定一個新條目。只有當指令完成並且所有之前的指令都已退休時，該指令才能退休。這種方法確保指令按順序退休。順序一致性是... 閱讀更多

載入和儲存指令涉及影響處理器和記憶體的操作。在執行過程中，載入和儲存都必須首先等待其地址由 ALU 或地址單元計算。然後，載入可以訪問資料快取以獲取請求的記憶體資料，然後將其提供給暫存器。然後，載入通常透過將獲取的資料寫入指定的體系結構暫存器來完成。儲存具有不同的執行模式。在收到生成的地址後，儲存必須等待其運算元可用。與其他指令不同，儲存被認為是... 閱讀更多

指令執行的順序一致性與兩種技術相關聯，例如首先是指令完成的順序，其次是由於載入和儲存指令或其他指令的記憶體引用而建立記憶體的順序，如圖所示。術語處理器一致性表示指令完成與順序指令執行的一致性。超標量處理器保持弱或強一致性。弱處理器一致性意味著指令可以亂序完成，前提是滿足所有資料依賴性。在這種情況下，只有在沒有依賴關係時，處理器才能重新排序指令。在... 閱讀更多

暫存器重新命名的設計空間類似於貨架。如圖所示，它包含以下主要元件：暫存器重新命名的範圍、重新命名緩衝區的佈局、運算元獲取策略以及每個週期的重新命名次數。暫存器重新命名範圍大多數第一代超標量處理器，如 PA 7100、Supersparc、α21064、R8000、Pentium 等都沒有使用重新命名。在部分重新命名中，它僅限於特定型別的指令或少數型別。例如 Power1 (RS6000)、Power2 和 Nx586。重新命名緩衝區的佈局重新命名緩衝區的佈局建立了重新命名的實際框架... 閱讀更多

當指令並行執行時，它們將按程式外的順序完成。在這裡，指令是按順序或亂序發出或排程，或者是否使用貨架並不重要。關鍵在於，執行時間的不相等迫使指令亂序完成，即使它們是按順序發出（和排程）的。然後，短的“較年輕”指令可以比長的“較舊”指令更早完成。因此，超標量指令導致指令的亂序完成。在這裡，可以區分“完成”、“完成”和“退休”指令的術語。“完成”... 閱讀更多

有四種不同的方法可以實現重新命名緩衝區，例如使用合併的架構和重新命名暫存器檔案、使用單獨的名稱暫存器檔案，或將重新命名值儲存在 ROB 或 DRIS 中。在第一種方法中，重新命名緩衝區與架構暫存器在類似的物理暫存器檔案中執行，稱為合併的架構和重新命名暫存器檔案。合併的暫存器檔案必須提供足夠數量的物理暫存器來實現架構和重新命名暫存器。例如，Power1 為 32 個架構暫存器提供了 40 個物理暫存器，而 R10000 為 32 個架構暫存器提供了 64 個物理暫存器... 閱讀更多

重新命名緩衝區的佈局建立了重新命名的實際框架。三個基本元件是重新命名緩衝區的型別和數量以及用於訪問重新命名緩衝區的基本機制，如圖所示。重新命名緩衝區的型別所選重新命名緩衝區的型別對重新命名影響最大。它決定了實現的基本方法，因此它決定了指令的中間結果將寫入或讀取到哪裡。它可以指定為已經生成但尚未... 閱讀更多

暫存器重新命名是一種消除暫存器資料之間錯誤資料依賴關係（如 WAR 和 WAW 依賴關係）的標準方法。它最初由 Tjaden 和 Flynn 於 1970 年提出。他們打算將暫存器重新命名用於一組確定的指令，這些指令或多或少與載入指令類相當，儘管它沒有使用“重新命名”一詞。Keller (1975) 引入了“暫存器重新命名”的名稱，並將其解釋為所有合適的指令。暫存器重新命名假定三運算元指令格式。為了說明此前提條件，讓我們考慮一個雙運算元指令，例如ad r1, r2，其解釋為r1←(r1)+(r2) 在雙指令格式中，... 閱讀更多