软件流水循环

1. C6000流水线（Pipeline）

一个指令的处理过程并不是一步完成，它被分为三个阶段：取指（Fetch）、译码（Decode）、执行（Excute）。将每一个阶段放入独立的流程车间处理，形成流水线式的处理过程，可以大大加快指令的处理速度。

如图1所示，流水编排后的3个指令只需5个cycle，相比顺序执行的9个cycle大大减少，当指令数增多，流水线的优势将更加明显。

图1 简单的流水线编排示意

实际上，C6000架构把每一个阶段进一步划分为多个子阶段，每个子阶段消耗1个CPU cycle。

取指（4个子阶段）：

PG: Program address generate (update program counter register)

PS: Program address send (to memory)

PW: Program (memory) access ready wait

PR: Program fetch packet receive (fetch packet = eight 32-bit instructions)

译码（2个子阶段）：

DP: Instruction dispatch (or assign, to the functional units)

DC: Instruction decode

执行（1-10个子阶段，指令间有区别）：

E1 – E10, where E1 is the first sub stage in the execute stage

图2 高性能的C6000流水线

2. 流水线阻塞

下列两种情况出现时，流水线将被阻塞：

当前为load、complex multiply等具有多个延时时隙（delay slot）的指令时，下一指令需多个cycle，等其返回结果后才能往下继续执行

跳转指令出现时，CPU无法预知下一步执行哪个分支指令，因此跳转目标指令需等到跳转指令执行到E1阶段才能进入流水线

为了充分利用流水线的资源，避免delay slots造成的阻塞，C6000架构在软件和硬件上分别新增了一个处理机制：

软件上：提供软件流水（software pipelining）指令编排

硬件上：提供SPLOOP buffer（software pipelining loop buffer）

3. 软件流水

软件流水≠流水线！

软件流水技术指编译器通过重新调整指令的位置，使得原本将发生阻塞的流水线得以充分利用，其重点在“软件”两字。

例如处理下面循环：

for(i=0; i