Next: Data Hazards และ Forwarding Up: การเพิ่มประสิทธิภาพโดยเทคนิคไพพ์ลายน์ Previous: แผนภาพแสดงการทำงานของไพพ์ลายน์ Contents Index

การควบคุมไพพ์ลายน์

เราสามารถเพิ่มชุดควบคุมเข้าลงไปในเส้นทางข้อมูลแบบไพพ์ลายน์ได้โดยตรง และส่งผ่านสัญญาณควบคุมผ่านไปยังสเตทต่างๆ ตามลำดับการทำงาน รูป 6.22 แสดงสายสัญญาณควบคุมตามจุดต่างๆ ของเส้นทางข้อมูลแบบไพพ์ลายน์

**Figure 6.22:** สายสัญญาณควบคุมตามจุดต่างๆ ของเส้นทางข้อมูลแบบไพพ์ลายน์
$\includegraphics[width=6.5in]{fig/Chapter_6/Figure_6.22.eps}$

รูป 6.23 และ 6.24 แสดงการตั้งค่าสัญญาณควบคุมสำหรับคำสั่ง R-Type ที่มีการทำงานเหมือนกับโปรเซสเซอร์ที่ทำงานในวงรอบนาฬิกาเดียว

ในการควบคุมไพพ์ลายน์ เราเพียงกำหนดสัญญาณควบคุมในสเตทนั้นๆ เนื่องจากสัญญาณควบคุมใช้งานเฉพาะสเตทนั้นๆ เท่านั้น เราสามารถแบ่งการควบคุมออกเป็นห้ากลุ่มได้ดังต่อไปนี้

**Figure 6.23:** การตั้งค่า ALUOp สำหรับคำสั่งแบบ R-Type
$\begin{figure}\centering \noindent \begin{tabular}{llllll} \toprule \multicolu... ...than & 101010 & set on less than & 0111 \bottomrule \end{tabular} \end{figure}$

**Figure 6.24:** Truth Table สำหรับชุดควบคุมโปรเซสเซอร์ MIPS
$\begin{figure}\centering \noindent \begin{tabular}{cccccccccc}\toprule & \multi... ...beq & X & 0 & 1 & 0 & 1 & 0 & 0 & 0 & x\ \bottomrule \end{tabular} \end{figure}$

Instruction Fetch: ในสเตทนี้การอ่านหน่วยความจำ และการเขียน PC มีการทำงานทุกวงรอบนาฬิกา จึงไม่ต้องการการสัญญาณควบคุมพิเศษใยสเตทนี้
Instruction Decode และ Register File Read: เช่นเดียวกับสเตทก่อนหน้า ทุกคำสั่งมีการทำงานทุกสัญญาณวงรอบนาฬิกา จึงไม่ต้องการการสัญญาณควบคุมพิเศษใยสเตทนี้
Execute และ Adders Calculation: ในสเตทนี้มีสัญญาณที่ต้องตั้งค่าได้แก่ RegDst, ALUop, และ ALUSrc ซึ่งสัญญาณเลือก Result Register, เลือกการทำงาน ALU, และ Read data หรือ ทำ Sign-Extended
Memory Access: สัญญาณในกลุ่มนี้ได้แก่ Branch, MemRead, และ MemWrite ซึ่งสัญญาณเหล่านี้ถูกตั้งค่าสำหรับ branch equal, load, และ store
Write Back: ในสเตทนี้มีสัญญาณควบคุมสองสายได้แก่ MemtoReg และ RegWrite

รูป 6.25 แสดงสายสัญญาณควบคุมที่ต้องส่งผ่านไปยังสเตทหลังตามลำดับ และ รูป 6.26 แสดงเส้นทางข้อมูลที่มีความสมบูรณ์ทั้งรีจีสเตอร์ไพพ์ลายน์ และ สายสัญญาณควบคุม

**Figure 6.25:** สายสัญญาณควบคุมสำหรับสามสเตทหลัง
$\includegraphics[width=5in]{fig/Chapter_6/Figure_6.26.eps}$

**Figure 6.26:** เส้นทางข้อมูลที่มีความสมบูรณ์ทั้งรีจีสเตอร์ไพพ์ลายน์ และ สายสัญญาณควบคุม
$\includegraphics[width=6.5in]{fig/Chapter_6/Figure_6.27.eps}$

Vara Varavithya 2006-11-06