1.指令集体系
- 内存：概念上来说是一个很大的字节数组，保存程序和数据
- 虚拟内存：引用内存位置，硬件和操作系统软件联合将虚拟地址翻译成实际或物理地址
- 程序码：指示程序执行的总体状态
- 指令集：每一个不同类型的指令都有着不一样的起始字节，根据类型的不同编码的长度和格式也不一样，表达不同的含义，每个字节编码必须有唯一的解释
2.指令顺序实现
指令实现阶段：取值、译码、执行、访存、写回、更新
- 取值：从内容中读取指令字节，地址为程序计数器的值
- 译码：从寄存器文件中读入最多两个操作数
- 执行：算术/逻辑达摩院执行指令操作，计算内容引用有效地址；增加或减少栈指针
检验条件码和传送条件，条件成立则更新目标寄存器，决定分支
- 访存：数据写入内存，内存读出数据
- 写回：最多将两个结果写回到寄存器文件
- 更新：将PC设置为下一条指令地址
3.流水线原理
单独的处理每一个指令周期效率很低，所以需要以流水线的方式来进行设计。流水线的每一部分可以处理一个阶段的操作，这样可以同时运行多条指令。
作用
会导致延迟加大，但吞吐量大大提升
局限性
- 各单元阶段划分不一致
- 流水线阶段划分过多降低性能
分支预测
利用分支预测提前预测选择分支，加速运行
流水线冒险
相邻指令之间存在相关时会出现问题，分为数据冒险与控制冒险
- 数据冒险： 下一条指令会用到这一条指令计算结果
- 用暂停避免数据冒险：直到指令计算结果写回再进行下一条指令
- 用转发避免数据冒险：把指令结果直接从一个流水线阶段传到较早阶段
- 加载/使用数据冒险：暂停+转发
- 控制冒险： 一条指令需确定下一条指令位置
- 取消预测错误指令