10月26日笔记

4.2 R型指令和I型算术指令

4.3 I型访存指令和S型指令

访存装载指令

访存存储的S型指令

建议实际设计芯片时固定一个值较好，因为电路中只有三态，0，1和高阻态，从而避免在门级仿真产生X信号的传播问题

B型指令

4.4 B型指令、I型JALR指令、J型指令、U型指令

在S型立即数和B型立即数之间，只有一位数据在编码位置上有差异，对应了最后编码位置上的两个bit位置，因此只需要两个单比特，两路选择器即可

一个时钟周期内能完成一条RISC-V指令的执行，但在某条指令的执行时，并不是所有的硬件单元都会用到，

将指令执行过程划分为 IF、ID、EX、MEM、WB 取指、译码、执行、访存、写回五个阶段，这5个阶段是所有指令都要经历的，也有的阶段只有部分指令才会用到

在构建数据通路的过程中，初步认识了控制器的作用，控制器通过产生各种控制信号，控制着指令如何被执行

第五章 控制器

5.1 控制信号、关键路径

单核计算机处理系统中，处理器包含控制器与数据通路两部分

5.2 控制器实现

控制器可以通过两种方式实现，一种是只读存储器，便于重新编程，可以修正设计中的错误，或者是添加新的指令，另一种是使用组合逻辑实现，使用逻辑综合工具将控制器真值表实现为门级网表电路

第六章 流水线

6.1 处理器性能

一个程序的执行时间，取决于程序的指令数，每条指令的平均时钟周期数，时钟周期时间

程序的指令数：任务程序本身体量，程序操作算法复杂度，程序编程语言，编译器，指令集架构（ISA）

每条指令的平均时钟周期数（CPI）：指令集架构（ISA），处理器的实现方式

时钟周期时间：时钟频率的倒数，time per cycle（1/frequency），处理器的微架构（决定了处理器底层的关键路径），工艺的影响（不同工艺下逻辑单元的时延是不同的），设计时的额定功率（较低的电压能降低处理器的功率，低电压会降低晶体管的转换速度，影响电路时延）

执行每个任务的能耗评估性能，可以通过减小电容，降低电压的方式，以减小程序执行任务的能耗

性能（每秒能完成的任务数） = 功率（每秒的能耗） × 能效（单位能耗下能完成任务数）

对于功率受限的系统来说，需要有更高的能效在相同功率下达到更高的性能

对供能受限的系统来说，更高的能效也能更好地延长电池寿命

流水线并不能帮助我们减少完成单个任务的时间，但是能帮助我们提高执行多任务的吞吐率，使得多个任务可以使用不同的资源同时进行，对于工作速率潜在提升倍数是流水线的级数，当我们在填充流水线和排空流水线时，并不能达到最高的提速倍数

流水线的吞吐率受限于最慢的吞吐级

6.2 流水线设计与结构冒险