ARM11處理器中的流水線級數增加研究

摘 要:在嵌入式技術中，流水線結構提高了數據處理能力，但流水線級數的增加會削弱指令的執行效率。為了研究如何更好地解決這種影響，通過對流水線結構性能和級數影響的分析，結合ARM11處理器所使用的技術管理，特別是預測技術和管理機制的運用，闡述了系統性能在保證高效的同時，還能保持相當好的有效性。這也開拓了在嵌入式技術開發中合理利用資源的思路。

關鍵詞: 流水線級數; 預測技術; 存儲管理; 并行機制

中圖分類號:TN40; TP391 文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)14-0171-02

Research about Increase of Pipeline Series in ARM11 Processor

ZHANG Xiao-dong

(Taizhou Branch， Jiangsu Broadcasting Television Network Corp. Ltd.， Taizhou 225300， China)

Abstract: The data processing ability of embedded technology can be improved by the pipeline architecture in ARM11 processor， but the increase of pipeline series can weaken directive execution efficiency. In order to eliminate the effect， the impact of the pipeline structure performance and series is analyzed. In combination with technology management used in ARM11 processor， especially the application of the prediction technology and its management mechanism， the importance of system performance which can not only ensure the high efficiency but also maintain the effectiveness is described

Keywords: pipeline series; predictive technology; storage management; parallel mechanism

流水線是 RISC 執行指令時采用的一種重要機制。在流水線既要能達到更高的性能，還要讓客戶更方便地實現流程。ARM11系列微處理器是世界上最流行的嵌入式處理器，廣泛應用于個人通信等嵌入式領域。ARM11處理器正是采用了易于綜合的流水線技術(pipelining)，保證了數據處理流程高效、迅速地時序收斂。隨著流水線級數的增加，系統性能越來越高，進一步地提高執行效率[1]。

1 流水線結構的性能

系統在處理數據時，1個指令周期含有4～6個時鐘脈沖，每個脈沖周期由不同的部件完成不同的操作。流水線結構，是指每個時鐘脈沖都接收下一條處理數據的指令只是不同的部件做不同的事情，流水線處理器一般把一條指令的執行分成幾個級(stages)，每一級在1個時鐘周期內完成。如果處理器的流水線有k級，則同時可重疊執行的指令總條數為k，每條指令處于不同的執行階段[2]。

設Tk為流水線所用的時間，Ts為不……