第4章——处理器体系结构

• 一个处理器支持的指令和指令的字节集编码称为它的指令级体系结构
• 目的：一个硬件系统执行某种ISA指令的方式

Y86-64指令级体系结构

• 程序员可见状态：每条指令都会读取或修改处理器状态的某些部分
• 每条指令的第一个字节表明指令的类型，高4位是代码部分，低4位是功能部分

逻辑设计和硬件控制语言HCL

• 要实现一个数字系统需要三个主要的组成部分：计算对位进行操作的函数的组合逻辑、存储位的存储器单元，以及控制存储器单元更新的时钟信号
• 逻辑门是数字电路的基本计算单元。它们产生的输出等于它们输入位值的某个布尔函数
• 时序电路是有状态并且在这个状态上进行计算的系统，时钟是一个周期性信号，决定什么时候要把新值加载到设备中
• 硬件寄存器：直接将它的输入和输出线连接到电路的其他部分；程序寄存器：CPU中位数不多的可寻址的字，地址是寄存器ID

Y86-64的顺序实现

• 处理器的各个阶段：
  • 取指
  • 译码
  • 执行
  • 访存
  • 写回
  • 更新PC
• 从不回读：处理器从来不需要为了完成一条指令的执行而去读由该指令更新了的状态

流水线的通用原理

• 吞吐量：单位时间执行指令的条数
• 延迟：从头到尾执行一条指令所需要的时间
• 时钟周期：完成一个阶段所需要的时间

Y86-64的流水线实现

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