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精簡指令集電腦(REDUCED INSTRUCTION SET COMPUTER, RISC)的設計,主要是將大 部份的硬體資源用來支援一些簡單並且常用的運算。所以,應用RISC的設計理念,我 們可以透過大量的暫存器組與高頻寬的記憶體(HIGH MEMORY BANDWIDTH ),製作一 個簡潔,低成本卻高效益的處理器(PROCESSOR )。然而,利用此技術去製作一個處 理器,通常需要最佳化的編譯器(OPTIMIZING COMPILER )來降低處理器執行上的負 擔(OVERHEAD)。本論文利用解析模型化(ANALYTICAL MODELING )的方法來說明一 部RISC型態的處理器(RISC/B)如何達到優越的效益。首先我們建立模型,然後度量 一些典型程式的特性,再將這些特性常作執行模型(EXECUTION MODEL )的輸入參數 ,進而窺探處理器設計上的取捨。 由於傳統模型處理速度的緩慢與缺乏完整性,作者嘗試從處理器架構的製作與內部組 織效益的觀點上,提出一個較傳統模型更細微(FINER GRANULARITY )且具模組傾向 (MODULE-ORIENTED )的模型。因此我們可以較精確地指出處理器執行的路徑,藉此 說明各種硬體資源的使用情形與導管作業(PIPELINING)的效益。可是由於細微模型 化產生大量的狀態而不易分析,所以我們將處理器的運算過程定義成一序列的運算模 組,接著將這些模組加上導管控制與例外處理整合而成為RISC/B處理器的運算流程圖 ,最後再將此運算流程圖最佳化。有了最佳化的執行路徑,我們利用TIMED PETRI NE T(TPN)並行與高階層描述的特性,將執行路徑轉成TPN 的表示法。換言之祇要假設TP N 的轉移時間是獨立且固定,由可到達性分析,這些運算模組將被製成一序列的離散 時間的馬可夫鏈(DISCRETE-TIME MARKOV CHAIN)……這個鏈便是RISC/B處理器的模 型。 最後,我們則利用此模型探討了CACHE 存取時間與LINE SIZE 的取捨及導管作業安排 的成效。
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