bài tập lớn kiến trúc máy tính

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
STT

Họ và tên MSSV Lớp
1 Trần Văn Thuấn 20102265

ĐTVT09
2 Đỗ Hoàng Tùng Anh 20101074

ĐTVT10
3 Phạm Thế Huy 20101625

ĐTVT10
4 Khúc Văn Tuyền 20102455

ĐTVT10
Nội dung

 1. Mô tả đề tài
o 1.1 Mục đích
o 1.2 Yêu cầu đặt ra
 2. Thực hiện bài tập lớn
o 2.1 Cơ sở lý thuyết
o 2.2 Thiết kế MIPS pipeline
 3. Kết luận
Nội dung

 1. Mô tả đề tài
o 1.1 Mục đích
o 1.2 Yêu cầu đặt ra
 2. Thực hiện bài tập lớn
o 2.1 Cơ sở lý thuyết
o 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 1.1 Mục đích
o 1.2 Yêu cầu đặt ra
 2. Thực hiện bài tập lớn
o 2.1 Cơ sở lý thuyết
o 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???
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

Chuyển tiếp dữ
liệu từ giai đoạn
WB hoặc MEM
đến giai đoạn EX
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
từ giai đoạn EX lệnh lw.
Sử dụng stall và chuyển tiếp dữ liệu từ
WB hoặc MEM
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