组成原理
Animated Plates · Eight Mechanisms

交互演示

五出大纲机制,加三出专题(MESI、分支预测、Amdahl 计算器)。逐步页有上一步 / 下一步 / 重置;自动播放可暂停,减少动效偏好下不会自行开跑。MESI / 预测逐帧预计算;Amdahl 非法输入不上屏。

PL-01 · 流水线

流水线冒险

五条指令过 IF–WB。对照:转发消解 ALU–ALU 的 RAW;load-use 仍插入一拍气泡。加速比不等于级数。

PL-02 · Cache

命中与替换

同一地址串走 8 行直接映射与 4 组×2 路 LRU。直接映射位置唯一;组相联组满才替换。

PL-03 · CPU

单周期 vs 流水线

同一段五条指令:单周期 5 个长时钟,流水线 10 个短时钟(含 load-use)。比的是时间,不是「谁拍数更少」。

PL-04 · 浮点

IEEE 754 拆位

6.25 规格化到单精度;再看 2−127 落入非规格化。阶码全 0 且尾数非 0 不是零。

PL-05 · 指令

指令执行周期

lw 的取指→译码→执行→访存→写回。时钟周期、机器周期、指令周期是三层时间单位。

PL-06 · 专题 / 超纲

MESI 状态机

双核同一行:P0读→P1读→P0写→P1读→P1写。按地址的 coherence,超出 408。

PL-07 · 专题 / 超纲

分支预测

串 TTTNTTTN。1 位初值 0,2 位饱和初值 01。孤立 N 之后 1 位再失、2 位仍中。

PL-08 · 加速比

Amdahl 计算器

S=1/((1−f)+f/s)。例 f=0.5,s=4→1.6。f∉[0,1] 或 s<1 不计算。