超标量、超级流水线、超长指令字、向量机超标量、超级流水线、超长指令字、向量机记得本科学计算机系统结构时，在了解了流水线这一用于提高 cpu 处理速度的方法后，书中还介绍了一些其他的结构，这些结构一般用于较高性能的计算机中 (呵呵,嵌入式系统中我还没看到,连 multi issue 的 cpu 都不多)，包括： 超标量（Super Scalar）、超级流水线（Super Pipeline）、超长指令字（VLIW）、和向量机。这些概念我总混淆，现在随着理解的深入，已经完全知道了它们各自的 特点，写点简要的介绍，贴在这里。1、超标量（、超标量（Super Scalar)将一条指令分成若干个周期处理以达到多条指令重叠处理,从而提高 cpu 部件利用 率的技术叫做标量流水技术.超级标量是指 cpu 内一般能有多条流水线,这些流水线能够并行处理.在单流水线结 构中,指令虽然能够重叠执行,但仍然是顺序的,每个周期只能发射(issue)或退休(retire) 一条指令.超级标量结构的 cpu 支持指令级并行,每个周期可以发射多条指令(2-4 条居 多).这样,可以使得 cpu 的 IPC(Instruction Per Clock) 1, 从而提高 cpu 处理速 度.超级标量机能同时对若干条指令进行译码，将可以并行执行的指令送往不同的执行 部件,在程序运行期间，由硬件(通常是状态记录部件和调度部件)来完成指令调度.超级标量机主要是借助硬件资源重复(例如有两套译码器和 ALU 等)来实现空间的 并行操作.我们熟知的 pentium 系列(可能是 p-II 开始),还有 SUN SPARC 系列的较高级型 号,以及 MIPS 若干型号等都采用了超级标量技术.2、超级流水线（、超级流水线（Super Pipeline)超级流水线又叫做深度流水线，它是提高 cpu 速度通常采取的一种技术。CPU 处 理指令是通过 Clock 来驱动的，每个 clock 完成一级流水线操作。每个周期所做的操 作越少，那么需要的时间久越短，时间越短，频率就可以提得越高。所以超级流水线 就是将 cpu 处理指令是得操作进一步细分，增加流水线级数来提高频率。频率高了， 当流水线开足马力运行时平均每个周期完成一条指令（单发射情况下），这样 cpu 处 理得速度久提高了。当然，这是理想情况下，一般是流水线级数越多，重叠执行的执 行就越多，那么发生竞争冲突得可能性就越大，对流水线性能有一定影响。现在很多 cpu 都是将超标量和超级流水线技术一起使用，例如 pentium IV，流水 线达到 20 级，频率最快已经超过 3GHZ.我们教科书上用于教学的经典 MIPS 只有 5 级流水。3、超长指令字（、超长指令字（VLIW：Very Long Instruction Word）超常指令字是由美国 Yale 大学教授 Fisher 提出的。它有点类似于超级标量，是一 条指令来实现多个操作的并行执行，之所以放到一条指令是为了减少内存访问。通常一条指令多达上百位，有若干操作数，每条指令可以做不同的几种运算。那些指令可 以 并行执行是由编译器来选择的。通常 VLIW 机只有一个控制器，每个周期启动一条长 指令，长指令被分为几个字段，每个字段控制相应的部件。由于编译器需要考虑数据 相关性，避免冲突，并且尽可能利用并行，完成指令调度，所以硬件结构较简单。VLIW 机器较少，可能不太容易实现，我们平时很少接触 VLIW 机器（也许是我孤 陋寡闻），我知道业界比较有名的 VLIW 公司之一是 Transmeta，在加州硅谷 Santa Clara（呵呵，我心目中硅谷圣地之一，还有 San Jose， Palo Alto，都是 it 英雄辈出的地方）。它做的机器采用 X86 指令集，VLIW 实现，具体资料可以去访问 公司的网站。4、向量机（、向量机（Vector Machine）我们平时接触的计算机都是标量机，向量机都是大型计算机，一般用于军事工业， 气象预报，以及其他大型科学计算领域，这也说明了向量机都很贵。国产的银河计算 机就是向量机。普通的计算机所做的计算，例如加减乘除，只能对一组数据进行操作，被称为标量 运算。向量运算一般是若干同类型标量运算的循环。向量运算通常是对多组数据成批 进行同样运算，所得结果也是一组数据。很多做科学计算的大（巨）型机都是向量机，例如国产银河。这个好像我们平时不 太接触的到。5、SIMD 技术技术刚刚看到网上一段介绍 SIMD 的文字，贴在这里：单指令多数据（Single Instruction Multiple Data）简称 SIMD。SIMD 结构的 CPU 有多个执行部件，但都在同一个指令部件的控制下。SIMD 在性能上有什么优势呢？以加法指令为例，单指令单数据（SISD）的 CPU 对 加法指令译码后，执行部件先访问内存，取得第一个操作数；之后再一次访问内存， 取得第二个操作数；随后才能进行求和运算。而在 SIMD 型 CPU 中，指令译码后几个执行部件同时访问内存，一次性获得所有 操作数进行运算。这个特点使得 SIMD 特别适合于多媒体应用等数据密集型运算。 AMD 公司的 3D NOW！技术其实质就是 SIMD，这使 K62 处理器在音频解码、视 频回放、3D 游戏等应用中显示出优异性能。