本篇笔记详细介绍了处理器的两种主要实现方式:单周期 CPU 和流水线 CPU。对于单周期 CPU,讲解了指令执行的五个阶段(IF、ID、EX、MEM、WB)、数据通路的设计以及控制单元的实现,包括一级译码和二级译码的过程。在流水线 CPU 部分,重点讨论了三种冒险(hazard)及其解决方案:结构冒险(通过分离指令和数据内存解决)、数据冒险(通过前递技术和处理 load-use hazards)以及控制冒险(通过分支预测处理)。通过对比这两种实现方式,深入理解了处理器的工作原理、性能优化方法以及各种设计权衡。(由 claude-3.5-sonnet 生成摘要)