设计一个简易的处理器(10)--性能评估(完)
性能评价
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最终需要的PIPE处理器已经设置完毕了,现在要评价它的性能,采用CPI这个指标进行评价.
CPI: PIPE执行一条指令所需的平均时钟周期数.
(1). PIPE的CPI直观判断
PIPE采用了"加载互锁+转发"技术,转发技术不会降低流水线的吞吐量,而加载互锁是通过暂停技术来实现的,所以会降低流水线的吞吐量.这样基本上可以达到每个时钟周期发射一条新指令的目标,也就是PIPE的CPI≈1(CPI>1).
(2).量化
C-时钟周期数
I-需要执行的指令数
B-插入Bubble数
CPI = C/I= (I + B) / I = 1.0 + B/I
B/I -惩罚因子
PIPE中有三种情况会插入Bubble.
-加载/使用冒险-->加载惩罚(load penalty, lp)
-错误预测分支-->错误预测分支惩罚(mispreadictedbranch penalty, mp)
-处理ret-->ret惩罚(return penalty, rp)
CPI = 1.0+ lp + mp + rp
(3).一个计算CPI的实例
原因
名称
指令频率
满足条件频率
气泡
乘积
加载/使用
lp
0.25
0.20
1
0.25*0.20*1=0.05
预测错误
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
总和
0.05+0.16+0.06=0.27
CPI = 1.27≈1.0
注*:本篇中的图片均来自本书的官网,我进行了改造(注释和添加),详见http://csapp.cs.cmu.edu/public/figures.html
(Copyright? 2011, Randal E. Bryant and David R. O'Hallaron )
reference:
1. 深入理解计算机系统（原书第2版）
(版权所有，转载时请注明作者和出处-dennis_fan-http://blog.csdn.net/dennis_fan
