流水线CPU原理

手工装配流水线结构与生产节拍分析

手工装配流水线结构与生产节拍分析在目前国内制造业中,手工装配流水线是最基本的生产方式,相当多的产品的装配都在手工装配流水线上进行的,进行产品的装配作业,特别在家电制造行业就是一个典型的例子.这种装配作业中在制造业中发挥重要作用,它适用于产品需求量较大;相同或相似;装配过程中可以分解为多个工序;减少人的疲劳强度,而且节约一些成本.手工装配流水线的基本特点,成本低廉;可以充分利用国内大量廉价劳动力资源,由于产品是有许多零件和部件组成的;需要许多工人完成工序.如果每一个工人长期从事某一工序或多个工序操作;可以达到一定的操作水平和技能;生产组织灵活性很好,不仅能够适应多品种中小批量生产的需要(因厂家的订单数量不多,但是品种多的话,规格需要更换)不适合于自动化生产;有利于提高产品的质量,有许多产品是要靠人工和机器完成的;能够及时发现产品质量问题;在实际情况中也反映,市场竞争相当激烈;,用户和商家对产品的质量要求更高,新产品周期更短,产品价格更低.企业的最终目标也是时间更短;质量要求更高;成本更低;降低成本是企业竞争手段之一,采用手工流水线就可以满足上述要求,同时也是实现自动化的基础;更利于自动化的快速发展.当然这种生产方式有许多不足之处.技术含量低,需要大批量人员进行生产,阻碍产品的技术提高和市场竞争力. 一.手工装配流水线的基本结构;要点;概念. 手工装配流水线就是自动化输送装置基础上由一系列工人按一次序组成的工作站系统;每个工人作为一个工作站后工位完成产品制造装配过程中的不同工序,当产品经过全部工人的装配操作后即完成全部装配操作,并最终成为产品;如果生产线只完成部分工序的装配检测为半成品.产品的输送系统有许多形式如皮带输送线;滚筒输送线;悬挂链输送线等.输送的方式可以是连续的也可以是间歇式的;工作的操作方式也多样.通常有如下几种方式：（１）直接在输送线上的产品上进行装配，产品随输送线一起运动，工人也随之运动；操作完成后再返回原位置；（２）将产品从输送线上取下，在输送线旁边的工作台上完成装配后再将产品送回输送线上；（３）工件通过工装板在输送线上输送，工装板到达装配位置后停下来重新定位装配，装配完成后将工装板及工件随输送线运动；工人的工作既可以坐着进行例如一些零件较小的装配；也可以站立进行例如在生产大型产品（如轿车．空调等）采用悬挂链输送线输送，工人可以在工位的区域内活动；边随输送线上的产品同时移动位置直到完成装配为止．根据工序所需要的时间长短有区别，每个工位的操作工序既可以是工序时间较长的的单个工序也可以是工序时间较短的多个工序；每个工位的排序可根据生产

Verilog实现流水线CPU实验报告

实验报告课程名称：__ 数字系统设计实验Ⅱ__指导老师：成绩：_______ 实验名称：流水线MIPS微处理器设计实验类型：____设计型__ __ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的 1.了解提高CPU性能的方法。 2.掌握流水线MIPS微处理器的工作原理。 3.理解数据冒险、控制冒险的概念以及流水线冲突的解决方法。 4.掌握流水线MIPS微处理器的测试方法。二、实验任务设计一个32位流水线MIPS微处理器，具体要求如下： 1.至少运行下列MIPS32指令。（1）算术运算指令：ADD、ADDU、SUB、SUBU、ADDI、ADDIU。（2）逻辑运算指令：AND、OR、NOR、XOR、ANDI、ORI、XORI、SLT、SLTU、SLTI、SLTIU。（3）移位指令：SLL、SLLV、SRL、SRLV、SRA。（4）条件分支指令：BEQ、BNE、BGEZ、BGTZ、BLEZ、BLTZ。（5）无条件跳转指令：J、JR。（6）数据传送指令：LW、SW。（7）空指令：NOP。 2.采用5级流水线技术，对数据冒险实现转发或阻塞功能。 3.在XUP Virtex-Ⅱ Pro 开发系统中实现MIPS微处理器，要求CPU的运行速度大于 25MHz。三、实验原理 1.总体设计流水线是数字系统中一种提高系统稳定性和工作速度的方法，广泛应用于高档CPU的架构中。根据MIPS处理器的特点，将整体的处理过程分为取指令（IF）、指令译码（ID）、执行（EX）、存储器访问（MEM）和寄存器会写（WB）五级，对应多周期的五个处理阶段。如图3.1所示，一个指令的执行需要5个时钟周期，每个时钟周期的上升沿来临时，此指令所代表的一系列数据和控制信息将转移到下一级处理。

三流水线的工作过程

实验三流水线的工作过程 3.1 实验目的 1.加深对计算机流水线基本概念的理解； 2.理解MIPS结构如何用5段流水线来实现； 3.理解各段的功能和基本操作。 3.2 实验平台指令级和流水线操作级模拟器MIPSsim 3.3 实验内容和步骤首先要掌握MIPSsim模拟器的使用方法。 1.启动MIPSsim。 2.根据预备知识中关于流水线各段操作的描述，进一步理解流水线窗口中各段的功能，掌握各流水寄存器的含义（用鼠标双击各段，就可以看到各流水寄存器的内容）； 3.用MIPSsim的“文件”菜单中的“载入程序”来加载pipeline.s（在模拟器所在文件夹下的“样例程序”文件夹中）； 4.执行该程序，记录所花的始终周期数； 5.勾选配置菜单中的“流水方式”，使模拟器工作于流水方式下； 6.关闭定向功能。这是通过在“配置”菜单中去选“定向”（即使得该项前面没有“√” 号）来实现的； 7.重新加载pipeline.s； 8.用单步执行一周期的方式（“执行”菜单中，或用F7）执行该程序，观察每一周期中，各段流水寄存器内容的变化、指令的执行情况（代码窗口）以及时钟周期图； 9.当执行到第10个时钟周期时，各段分别正在处理的指令是： IF： ID： EX： MEM： WB：画出这时的时钟周期图。 10.这时各流水寄存器中的内容为： IF/ID.IR：_____________ _______

IF/ID.NPC：_____________ _______ ID/EX.A：_____________ _______ ID/EX.B：_____________ _______ ID/EX.Imm：_____________ _______ ID/EX.IR：_____________ _______ EX/MEM.ALUo：_____________ _______ EX/MEM.IR：_____________ _______ MEM/WB.LMD：_____________ _______ MEM/WB.ALUo：_____________ _______ MEM/WB.IR：_____________ _______ 11. 观察和比较采用流水后性能上的提高。

生产流水线的原理与设计

第三节流水生产组织研究生产过程组织的目的，是为了在空间上和时间上合理地组织生产过程，提高劳动生产率和设备利用率，缩短生产周期，加速资金周转，降低产品成本。采用对象专业化的空间组织形式和平行移动的时间组织方式，是达到此目的的两个重要方法。而流水生产把高度的对象专业化的生产组织和劳动对象的平行移动方式有机地结合起来，成为一种先进的生产过程组织形式。特别是在大量生产企业和成批生产企业中，流水生产占有十分重要的地位。 2.3.1流水生产的特征、形式和组织条件一、流水生产的特征流水生产是指劳动对象按一定的工艺路线和统一的生产速度，连续不断地通过各个工作地，顺序地进行加工并出产产品（零件）的一种生产过程组织形式。典型的流水生产线具有以下特点： 1、工作地专业化程度高，在流水线上固定生产一种或有限几种产品（零件），在每个工作地上固定地完成一道或几道工序。 2、生产具有明显的节奏性，即按照规定的节拍进行生产。 3、流水线上各工序之间的生产能力是平衡的，成比例的，即各道工序的工作地（设备）数同各道工序单件时间的比例相一致。设流水线上各道工序的工作地（设备）数分别为s1，s2，s3，…，s m，各道工序的单件时间分别为t1，t2，t3，…，t m，流水线节拍为r，为使流水线各工序之间保持平衡，必须有：（2.1） 4、工艺过程是封闭的，并且工作地（设备）按工艺顺序排列成链状，劳动对象在工序间作单向移动。 5、劳动对象流水般地在工序之间移动，生产过程具有高度的连续性。将一定的设备、工具、传送装置和人员按照上述特征组织起来的生产线称为流水线。如果工作地（设备）是按工艺顺序排列，但不满足上述特征的要求，只能称为生产线。二、流水线分类 1、按生产对象的移动方式 ①固定流水线。即生产对象固定不动，由不同工种的工人（组或队）携带工具按规定的节拍轮流到各个产品上去完成自己所担任的工序。这种生产组织形式适用于装配特别笨重、巨大的产品，以及在造船、建筑、工程施工等部门中采用。 ②移动流水线。即生产对象移动，工人和设备、位置固定，生产对象顺次经过各道工序的工作地进行加工或装配。这种生产组织形式在机械制造、服装等工业部门广泛采用。 2、按生产对象的数目 ①单一对象流水线。即一条流水线只固定生产一种产品。故又称为大量或不变流水线。 ②多对象流水线。即一条流水线上生产两种以上制品，并且按轮换方式不同，又可分为可变流水线、成组流水线和混合流水线。 3、按生产过程的连续程度

辊筒流水线介绍及其结构

辊筒流水线介绍及其结构产品简介：滚筒流水线是依靠转动着的辊子和物品间的摩擦使物品向前移动。按其驱动形式可分为无动力滚筒流水线、动力滚筒流水线。在动力滚筒流水线中，驱动辊子的方法目前一般不在采用单独驱动的方式，而是多采用成组驱动，常用电机与减速器组合，再通过链传动、带传动来驱动辊子旋转。按其驱动形式又分为链传动（单链、双链），带传动（平带、V形带和O形带）这两种形式。滚筒流水线主要由辊子、机架、支架、驱动部份等组成，具有输送重量大、速度快、运转轻快、能实现多品种共线分流的输送的特点。 1、滚筒输送线辊子直径：25mm～200mm； 2、滚筒输送线辊子长度：20mm～3000mm； 3、滚筒输送线锥形辊子锥度：1：16~1：30； 4、滚筒输送线回转机中心最小回转半径：900 mm； 5、滚筒输送线单驱动最大长度：20 m； 6、滚筒输送线输送速度：0.4 mm～30 m/min； 7、输滚筒输送线送物品最大重量：100Kg/m； 8、可根据客户要求定做该类产品。特点: 滚筒线之间易于衔接过滤，可用多条滚筒线及其它输送设备或专机组成复杂的物流输送系统，完成多方面的工艺需要。可采用积放滚筒实现物料的堆积输送。滚筒输送机结构简单，可靠性高，使用维护方便。结构形式有:

按驱动方式可分为滚筒线和无动力滚筒线，按布置形式可分为水平输送滚筒线、倾斜输送滚筒线和转弯滚筒线。还可按客户要求特殊设计，以满足各类客户的要求。标准规格: 滚筒线内宽度为200、300、400、500、600、700、800、1000、1200mm等。也可按客户需求采用其它特殊规格。转弯滚筒线标准转弯内半径为R600、R900、R 1200mm等，也可按客户需求采用其它特殊规格。直段滚筒所用的滚筒直径有38、50、?60、76、89mm等。技术参数:

流水线设计步骤

1.计算流水线的节拍流水线、自动化流水线的节拍就是顺序生产两件相同制品之间的时间间隔。它表明了流水线生产率的高低，是流水线最重要的工作参数。其计算公式如下：r=F/N 其中：r—流水线的节拍(分／件)，F—计划期内有效工作时间(分)，N—计划期的产品产量(件)．这里：F＝F0K，F0—计划期内制度工作时间(分)，K—时间利用系数。确定系数K时要考虑这样几个因素：设备修理、调整、更换模具的时间，工人休息的时间。一般K取0.9—0.96，两班工作时间K取0.95，则F为：F＝FOK＝306×2×8×0．95 ×60＝279072(分) 计划期的产品产量N．除应根据生产大纲规定的出产量计算外，还应考虑生产中不可避免的废品和备品的数量。当生产线、生产线制造上加工的零件小，节拍只有几秒或几十秒时，零件就要采用成批运输，此时顺序生产两批同样制品之间的时间间隔称为节奏，它等于节拍与运输批量的乘积。流水线采取按批运输制品时，如果批量较大，虽然可以简化运输工作，但流水线的在制品占用量却要随之增大。所以对劳动量大、制件重量大、价值高的产品应采用较小的运输批量；反之，则应扩大运输的批量。进行工序同期化，计算工作地(设备)需要量流水线的节拍确定以后，要根据节拍来调节工艺过程，使各道工序的时间与流水线的节拍相等或成整数倍比例关系，这个工作称为工序同期化。工序同期化是组织流水线的必要条件，也是提高设备负荷和劳动生产率、缩短生产周期的重要方法。进行工序同期化的措施有： ①提高设备的生产效率。可以通过改装设备、改变设备型号、同时加工几个制件来提高生产效率； ②改进工艺装备。采用快速安装卡具、模具，减少装夹零件的辅助时间； ③改进工作地布置与操作方法，减少辅助作业时间； ④提高工人的工作熟练程度和效率； ⑤详细地进行工序的合并与分解。首先将工序分成几部分，然后根据节拍重新组合工序，以达到同期化的要求，这是装配工序同期化的主要方法。工序同期化以后，可以根据新确定的工序时间来计算各道工序的设备需要量，它可以用下式计算： m(i)=t(i)/r 式中：mi—第i道工序所需工作地数(设备台数)，ti—第i道工序的单件时间定额（分）包括工人在传送带上取放制品的时间。一般来说，计算出的设备数不是整数，所取的设备数为大于计算数的邻近整数。若某设备的负荷较大，就应转移部分工序到其它设备上或增加工作时间来减少设备的负荷。

CPU流水线

作为程序员，CPU在我们的工作中扮演了核心角色，因此了解处理器内部的工作方式对程序员来说不无裨益。 CPU是如何工作的呢？一条指令执行需要多长时间？当我们讨论某个新款处理器拥有12级流水线还是18级流水线，甚至是更深的31级流水线时，这到些都意味着什么呢？应用程序通常会将CPU看作是黑盒子。程序中的指令按照顺序依次进入CPU，执行完之后再按顺序依次从CPU中出来，而内部到底发生了什么，我们通常并不了解。对我们程序员来说，尤其是对做程序性能调优工作的程序员来说，学习CPU内部的细节非常必要。否则，如果你不知道CPU的内部结构，那如何才能针对CPU做性能优化？本文所关注的就是专门针对X86处理器流水线的工作原理。你需要掌握的预备知识首先，阅读本文你需要了解编程，最好了解一点汇编语言。如果你还不知道指令指针(instruction pointer)是什么，那么本文对你来说可能有些难。你需要知道什么是寄存器，指令和缓存，如果不明白它们是什么，你需要尽快查找资料了解一下。第二，CPU的工作原理是一个非常庞大和复杂的话题，本文仅仅是匆匆一瞥，很难以用一篇文章详尽叙述。如果我有什么疏漏，请通过评论告诉我。第三，我仅仅关注英特尔处理器及其X86架构。当然除了X86，还有很多其他架构的处理器。虽然AMD公司引入了很多新特性到X86架构，但是X86架构是Intel公司发明，并且创造了X86指令集，其中绝大多数特性是由Intel引入的。所以为了保持叙述的简单和一致性，我仅关注Intel的处理器。最后，当你读到这篇文章时，它已经是“过时”的了。更新款的处理器已经设计出来，其中一些会在未来几个月之内发布。我很高兴技术能如此快速的发展，我希望有一天所有这些技术都会过时，创造出拥有更惊人计算能力的CPU。处理器流水线基础从一个非常广的角度来说，X86处理器架构在近35年来并没有变化太多。虽然X86架构被附加了很多新功能，但是最初的设计（包括几乎所有最初的指令集）仍然基本上是完整保留的，即使在最新的处理器上仍然被支持。最初的8086处理器支持14个寄存器，这些寄存器在如今最新的处理器中仍然存在。这14个寄存器中，有4个是通用寄存器：AX，BX，CX和DX；有4个是段寄存器，段寄存器用来辅助指针的实现：代码段(CS)，数据段(DS)，扩展段(ES)和堆栈段(SS)；有4个是索引寄存器，用来指向内存地址：源引用(SI)，目的引用(DI)，基指针(BP)，栈指针(SP)；有1个寄存器包含状态位；最后是最重要的寄存器：指令指针(IP)。指令指针寄存器是一个拥有特殊功能的指针。指令指针的功能是指向将要运行的下一条指令。所有的X86处理器都按照相同的模式运行。首先，根据指令指针指向的地址取得下一条即将运行的指令并解析该指令（译码）。在译码完成后，会有一个指令的执行阶段。有些指令用来从内存读取数据或者向内存写数据，有些指令用来执行计算或者比较等工作。当指令执行完成后，这条指令会通过退出(retire)阶段并将指令指针修改为下一条指令。译码，执行和退出三级流水线组成了X86处理器指令执行的基本模式。从最初的8086处理器到最新的酷睿i7处理器都基本遵循了这样的过程。虽然更新的处理器增加了更多的流水级，但基本的模式没有改变。

流水线实习心得体会_心得体会

流水线实习心得体会通过这次生产流水线实习，使我在生产实际中学习到了电气设备运行的技术管理知识、电气设备的制造过程知识及在学校无法学到的实践知识。下面是橙子为大家收集整理的流水线实习心得体会，欢迎大家阅读。流水线实习心得体会篇1 在不知不觉中我已经离开学校有一段时间了，总是会想起以前的同学、哥们，想起我们在一起的时光，但现在大家已都各奔东西，我好象还算是幸运的一个，来到了中船重工388厂，做了一名装配钳工，也终于发现原来社会生活会是这么的残酷，这么的辛苦。当走出校园的那一刻，我以为自己可以呼吸一下所谓的社会空气了，但在求职过程中却体会到了这其中的不易。四处的碰壁，失望，希望，一次又一次的应聘，易此又一次的打击，我都全然接受，终于，我还是感动了老天，我来到了388厂，做了一名钳工，想想在学校实习时，我们那时一直在磨铁，来到这里之后我还以为会和以前一样，会要我们去磨铁，但见到师傅之后，他跟我说我将成为一名装配钳工，“装配钳工”我有那么一点反应不过来，师傅似乎也看出了这一点，他很耐心的给我讲了什么是装配钳工，如何做一名装配钳工，如何做好一名装配钳工刚开始我的心情还是充满了疑问，不解的是，我们学模具的，怎么会干油缸装配这样的活呢! 但现在想一想，学了不少知1 / 9

识，有些东西能让我终身受益。这是多么可贵的呀!钳工是机械制造中最古老的金属加工技术。19世纪以后，各种机床的发展和普及，虽然逐步使大部分钳工作业实现了机械化和自动化，但在机械制造过程中钳工仍是广泛应用的基本技术，其原因是﹕划线﹑刮削﹑研磨和机械装配等钳工作业，至今尚无适当的机械化设备可以全部代替;某些最精密的样板﹑模具﹑量具和配合表面(如导轨面和轴瓦等)，仍需要依靠工人的手艺作精密加工;在单件小批生产﹑修配工作或缺乏设备条件的情况下，采用钳工制造某些零件仍是一种经济实用的方法。钳工作业的质量和效率在很大程度上决定于操作者的技艺和熟练程度。钳工按专业性质又分为普通钳工﹑划线钳工﹑模具钳工﹑刮研钳工﹑装配钳工﹑机修钳工和管子钳工等从安全教育，动作要领和工具的使用到拿起锉刀等工具的实际操作，这无疑是一个理论与实际相结合的过程。有些东西是要自己去摸索的，有些东西是要从理论中去发现用于实际。从开始的打磨平面，就让我学到了要想做好一件事并不是那么的简单，要用实际去证实它。眼见的不一定真实(平面看上去很平，但经过测光就能发现它的不足);这让我想到了学校为什么要我们来这里实习，是要我们懂得学习的可贵，学习和打磨平面一样要有一丝不苟的精神才能做到最好，同时还要让我们认识到动手的重要性。只是一味的学习理论，那也是远远不够的，没有实际的体验，发现不了自己的动手能力，这都需要理论与实际相结合。更需要头脑和双手的配合。 2 / 9

流水线处理机及其设计精讲

-流水线处理机及其设计精讲

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６.3.3 流水线各级信号的产生至此,我们已经描述过了所有3种指令类型的流水线操作。下面我们来总结控制信号的产生方法。控制信号分布在流水线处理机的各级,我们当然可以在它们要被使用的流水线级产生，例如SIMM可在EＸＥ级产生。但这样，除了译码将会造成本级一些延迟之外，还要使用流水线寄存器来传递必要的信息,例如指令操作码等。我们采用的方法是,控制信号集中在ID级由译码电路产生,并使用流水线寄存器把每一个控制信号传递到它被使用的流水线级。我们把所有的控制信号归纳在表6．4中。表6.5列出了除了ＡLUOＰ的各控制信号的产生表达式。表6.6列出了AＬUOP控制信号的产生表达式。由以上表达式,我们可以有如图６.2９所示的控制电路。图中使用了流水线寄存器来把控制信号传递到合适的流水线级。我们可以看出，流水线控制部件的设计方法与非流水线单周期处理机的控制部件的设计方法非常类似,而有限状态机和微程序的设计方法显得不太适合。表6．4 流水线各级控制信号的定义流水线级控制信号注释 IF级BTＡKEＮ转移发生 ID级ＳST 选择store(rd) ＥXＥ级ＳIMＭ选择立即数ＡLＵOP ＡLU操作码ＷZ 写Z标志ＭEM级WMEM 写存储器 WB级 SLD 选择loａd WREG 写寄存顺堆表6.５控制信号的产生表达式ＢTＡKEN＝branch+bne Z＋ｂeqZ SSＴ=store SIＭM=andi+ｏｒi+addi+sｕｂi+lｏａd+store WZ=andｉ+ori+addi+ｓubｉ+and＋or＋ａｄｄ＋ｓub WMEＭ=store SLD=lｏad WREG＝andｉ+ｏri+addi+subi+and+or+ａdd+sub+load 表６.6 AＬU控制信号的产生表达式指令ALUOP1 ALUＯ P0 操作指令ALUOP1 ＡLＵO Ｐ0 操作 and 0 0 与anｄｉ0 0 与oｒ0 1 或oｒi 0 1 或add 1 ０加aｄｄｉ 1 0 加

流水线课程设计

目录 1.序言……………………………………………………………………………… 2.现有机电系统分析……………………………………………………………… 2.1 现有机电系统全面介绍…………………………………………………… 3.改进方案…………………………………………………………………………3.1 M06装配单元现有问题分析…………………………………………………… 3.2M06装配单元改进方案分析…………………………………………………… 4.机械系统设计……………………………………………………………………… 4.1传动系统的设计………………………………………………………… 4.2 通用零部件的选择…………………………………………………………… 4.3 关键零部件有限元分析…………………………………………………5．控制系统设计……………………………………………………………………… 5.1控制系统方案……………………………………………………………… 5.2 控制系统元器件的确定……………………………………………………… 5.3控制系统设计………………………………………………………………6．机电系统动画展示………………………………………………………………… 7.总结…………………………………………………………………………………参考资料………………………………………………………………………………

1.序言机电系统实践课程是学习以电子技术特别是微电子技术为主导、多重新兴技术与机械技术交叉、融合而形成的综合性高技术，通过实现机电一体化不断提高劳动生产率，减轻人们的体力劳动，逐步代替部分脑力劳动。通过这种技术生产出来的是种类繁多的机电一体化产品，这些产品被广泛地应用到国民经济、科技活动、国防建设和人民生活等各个领域。这次课程设计是学生完成本专业教学计划的一个极为重要的实践性教学环节，是使学生综合运用所学过的基本理论、基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。这对学生即将从事的相关技术工作和未来事业的开拓都具有一定意义。本次设计的是M06装配单元模块，系统在生产线中对工件进行外套装配的过程。整个系统采用PLC进行控制。在装配单元中，料仓式供料机构连续不断的输出外壳工件，气缸将外壳工件传递到装配平台上，M07机械手模块搬运工件至外壳工件上方，使两工件进行装配，过程中利用气缸，传感器，磁性开关等达到装配的目的。 2.现有机电系统分析 2.1 M06装配单元结构实现M06工序的装置由三个模块(仓料式供料机构、外壳工件输送机构、装配工艺装置)组成,有料仓式供料结构、外罩引导结构、滑块、光电漫反射传感器、光纤漫反射传感器、回转气缸、迷你气缸、双杆气缸等结构 2.2 M06装配单元功能该站点对工件进行外壳装配，料仓式供料机构连续不断的输出外壳工件，迷你气缸将外壳工件传递到装配平台上，装配工艺装置配合M07机械手模块实现对两工件进行装配。 2.3 现有机电系统全面介绍 1.M01 供料及检测功能:该站点能根据调度程序，自动供应检不同材质、颜色、尺寸的原料。并检测记录相关信息。构成:离心供料机将成堆原料有序排出，由弧形滑道传递到检测工位点进行检测，由升降机构提升工件到接口工位。

一种CPU中八级流水线结构设计

一种CPU中八级流水线结构设计随着DSP(数字信号处理)芯片在电子技术领域广泛应用,它处理任务的数量和速度因此越发受到重视。流水线是CPU(中央处理单元)处理指令的重要方式,但传统流水线已无法满足高科技领域内的CPU日益增长的需求。而扩展CPU流水线级数能容纳更多指令,使CPU处理指令的速度更快,故扩展CPU流水线势在必行,并极具应用价值。本人设计了一款32位浮点型DSP芯片中的八级流水线结构。该芯片应用于工业控制领域,基于哈佛总线结构,内部具有8条总线,程序空间和数据空间相互独立,拥有丰富的精简指令集系统,支持多种寻址模式,内核含有32位的算术逻辑单元和32位乘法器单元等。配置了多种多样的外设模块,包括多通道缓存串行接口、增强型正交编码器、增强型脉宽调制器、增强型脉冲补获器和高速同步串行接口等。本设计结合这款芯片的所属特点进行了流水线工作原理和模块等分析。首先分析了四级流水线和五级流水线工作原理,在原有结构基础上完成了八级流水线的整体结构设计,对设计所需要的技术进行了研析。其次为了方便设计和仿真验证,将八级流水线分解成八个流水级功能模块,分别是取值级F1和F2划分为F模块,译码级D1和D2划分为寄存器堆模块和CU 模块,读取级R1和R2划分为R模块,执行级E划分为ALU模块,写回级W划分为WB模块。最后搭建DSP系统仿真验证平台,编写测试程序,植入到ROM存储空间,选择微处理器工作模式,引导ROM启动对设计的功能模块采用局部到整体的方式进行仿真验证,验证结果正确。八级流水线对比五级流水线的CPU,增加了 CPU执行指令的容积和速度。因

此设计的八级流水线结构对CPU中流水线的研究具有极大的意义。

华科组成原理课程设计-MIPS流水线CPU

华科组成原理课程设计-MIPS流水线CPU 目录一、课程设计概述............................................................................................................... .. (3) 1 课设目的............................................................................................................... . (3) 2 实验环境............................................................................................................... . (3) 3 设计任务与要求................................................................................................................. (3) 二、设计原理............................................................................................................... . (3) 1 MIPS概述............................................................................................................... (3) 2 MIPS指令简

工厂流水线工作总结

工厂流水线工作总结篇一：流水线生产工作总结流水线生产工作总结一、安全生产工作： 1，加强特种设备使用、管理培训，操作手基本上掌握了运行原理，也简单调试维修，也应急预防措施。油炸锅，锅炉，杀菌锅基本落实到人。加大特种设备的巡检力度，车间主任必须一日三检。 2，整改不合理生产流程，减少半成品在流水线停留时间，避免了物理，微生物污染，同时提高了生产效率。现在生产周期从原来的36小时缩短到24小时。3，精细科学管理，从年初制定科学精细管理，到逐步实施，车间设备，产品出现异常情况能够及时，快速解决，短时间不能解决的也能很快上报到中高层，大大减少了半成品不合格率，并半成品能够及时分离分类处理，减少了工厂的损失，也提高的成品合格率。 4，加强员工的培训。本年度由生产部，品管部等多部联合组织管理者、员工培训，增强员工的质量意识，节约意识。同时不同岗位做不同的岗位培训，让员工熟练，科学操作设备。 5，组织学习消防知识，遇到突发事件的处理方法和逃

生技能。第一，领导对我信任。自从老师任命我为调漆室主管，他就一直信任着我，放手让我自由地进行相应的管理工作。当我出错的时候，他并不是严厉地批评我，而是耐心地对我进行指导。俗话说，滴水之恩，当以涌泉相报。为了感谢老师对我的知遇之恩，从我主持管理工作那天起，我就不敢有一丝的松懈和半点的懒惰，生怕把工作做差了，辜负老师对我的期望。因为作为一个高素质高水平的管理人员，不但需要具备丰富的实践经验和强劲的工作能力，同时，还必须丰沛的管理知识和强烈的责任意识，所以，在工作之余，我挤出时间读了很多管理方面的书籍，从中学到了大量优秀的理论知识，大大提高了我的管理水平。第二，下属跟我配合。我明白，作为调漆室主管，我只有与我的下属把关系搞好，让他们从心里真正地信服我，才能够使他们听从我的指挥，密切地与我配合，共同把工作做好。通过我的真心对待和诚心沟通，无论是在工作中，还是在生活中，我和调漆室的所有人员都形成了兄弟般的友谊。在此基础上，我对他们进行了明确的分工，我觉得只有明确责任，才能使所有人员各司其职，就算出现特殊情况，也不会出现手忙脚乱、互

生产线物流规划的原理及操作方式

生产线物流规划的原理及操作方式(一) 企业的运营过程中，物流、资金流和信息流贯穿始终，三位一体，不可分割。物流是最基本的活动，相对于信息流和资金流，物流规划的科学性对企业的整体效益有着决定性的影响。本文的切入点是生产线的物流规划，利用现有条件，比如生产节拍、工艺流程、单元化包装、场地面积等参数，结合ABC分类和流量平衡图进行分析，规划物料的运输数量、运输时间、线边存放方式、线边库存量的范围、运输方式、运输路线等，即PFEP-Planning For Every Part包含的内容。之后，运用PFEP的结果，结合场地面积，制作生产线定置图。分析的流程和步骤见下图：一、生产线规划需求分析生产线物流规划是为生产作业服务的，必须服从生产作业对物流的整体要求。其核心目的就是降低成本，提高效率。具体的表现就是： 1. 降低线边库存量，或者说以最低的存量满足连续生产。 2. 缩短零部件的运输距离，降低物流成本。特别是生产线边的存放地，要尽量靠近作业人员，减少作业人员走动、转身、弯腰所花费的不增值作业时间，提高作业效率； 3. 提高场地利用率，因为生产作业是增值过程，所以有限的场地，在布置时应最大限度向生产作业倾斜：线边库存尽量占用最小的空间，更多的空间要分配给生产作业在生产现场 4. 物流作业（配送、装卸、摆放、拆包、交接等）是不增值过程，因此作业应尽量简化或省略，同时也将减少物流作业设备的相关投入。所以，物流规划必须符合以上要求，才是科学的，合理的。二、循环周期与ABC分类满足生产与库存控制是矛盾统一体，需要为库存量找到一个平衡点。把线边存量看成是仓库，那么，同样可以利用库存模型进行计算最低库存。下面运用不同的模型来计算线边的库存量： 1. 如果采用ROP模型设置，那么订货点=补货周期*单位时间的平均消耗+补货周期内的需求波动（即安全库存=服务水平因子*标准偏差），其线边最大库存量在连续补货的理想状态下，与订货点相同。 2. 如果采用M-x模型，那么线边最大库存量=补货周期*单位时间的平均消耗+补货周期内需求波动（即服务水平因子*标准偏差）。

流水线处理器

一、流水线处理器 1、流水线原理一条指令的执行可以分为取值、分析和执行3个阶段，这3个阶段的执行分别由控制器内部的取值部件、指令分析部件和指令执行部件3个独立的功能部件完成。在传统的控制器中，这3个阶段在时间上是分时进行的，即指令的3个阶段在时间上是顺序执行的，指令的这种执行方式又称为串行执行。在串行执行方式中，n条指令的执行时间为： ∑= + + = n i i i i t t t T 1 ) ( 执行指令分析指令取指令如果取指令、分析指令和执行指令的3段时间都相等，每段时间都等于t ，则执行n 条指令的时间为：T=3nt 采用串行执行指令的方式的优点是控制简单，节省硬件。缺点是：①执行指令的速度慢。只有当上一条指令执行完毕后，才能开始下一条指令的执行，即在任何时刻，控制器中只有一条指令在执行。②功能部件利用率低。例如，在取指令时，取指部件是“忙”的，而指令分析部件和执行部件是“空闲”的。因此，串行执行指令并不能充分发挥控制器内各独立功能部件的作用。为了克服串行执行指令的缺点，提高指令的执行速度和控制器各部件和利用率，指令的执行过程可以采用类似于工厂中的流水线装配形式，使指令的3个执行阶段在控制器各部件实现流水作业，控制器各部件总处于“忙”状态。如果取指令、分析指令和执行指令的3段时间都相等，且每段时间都等于t，则执行n 条指令的时间为：T=（2+n）t 。上述分析是针对在一条流水线有3个独立的功能部件而言的。若一条流水线有m个功能独立的部件S1 ，S2，……，S m，这种流水线控制器的并行程度会显著提高。为了充分发挥流水线的作用，流水线中的功能部件和任务必须满足以下条件：（1）在流水线中处理的任务必须是连续的，只有连续不断的任务才能充分发挥流水线的效率。（2）把一个任务（一条指令或一个操作）分解为几个有联系的子任务，每个子任务由一个独立的功能部件来完成。（3）在流水线中的每一个功能部件的后面都要有一个高速缓冲器用于保存本段的执行结果。（4）流水线中各段的执行时间应尽可能相等，否则将会引起“堵塞”或“断流” 现象。（5）流水线需要有“装入时间”和“排空时间”。只有流水线完全充满时，整个流水线的效率才能得到充分发挥。 2、流水线分类按并行等级技术分类，可以将流水线分为指令流水线、算术流水线和处理器流水线3种。（1）指令流水线指令流的处理过程可分为取值、分析指令（译码）、取操作数、执行几个过程段，将这几个过程段并行处理的流水线称为指令流水线。目前，几乎所有的高性能控制器都采用指令流水线。

Intel系列CPU的流水线结构与性能分析

流水线技术早在Intel的X86芯片中均得到了实现。流水线的使用使CPU 的性能得到了很大的提升，而Pentium系列CPU产品更是一个高级的超标量处理器。当然CPU流水线性能是有限制，影响CPU流水线性能的因素有: 1、多个任务在同一时间周期内争用同一个流水段例如，假如在指令流水线中，如果数据和指令是放在同一个储存器中，并且访问接口也只有一个，那么，两条指令就会争用储存器；在一些算数流水线中，有些运算会同时访问一个运算部件。 2、数据依赖比如，A运算必须得到B运算的结果，但是，B运算还没有开始，A运算动作就必须等待，直到A运算完成，两次运算不能同时执行。 3、条件转移的影响如果第一条指令是一个条件转移指令，那么系统就会不清楚下面应该执行那一条指令。这时就必须等第一条指令的判断结果出来才能执行第二条指令。条件转移所造成的流水线停顿甚至比相关还要严重的多。越是长的流水线，相关和转移两大问题也越严重，所以，流水线并不是越长越好，超标量也不是越多越好，找到一个速度与效率的平衡点才是最重要的。为了解决这些影响流水线性能的因素和提高CPU性能，Intel公司采取了一系列技术手段。在Pentium III的时候主要采用的技术 1.采用超标量双流水线结构超标量流水线设计是Pentium微处理器技术的核心。所谓超标量就是处理器内部含有多个执行单元来完成多条指令的同时执行。Pentium有两条分别称为U和V的指令流水线，各自有独立的算术逻辑单元ALU及高速缓存结构。这种双流水线并行作业的方式，使得Pentium在每个时钟周期内可同时执行两条指令。此外，还有一个执行单元，保证同时完成一条浮点运算指令。在Pentium III时采用3条独立的12级超标量流水线。 2.分支预测技术为了减少由于转移导致流水线的效率损失，Pentium采用分支预测技术来动态预测指令的目标地址，从而节省了CPU的执行时间。通常在用户程序中包含不少的条件转移指令，在流水线计算机中，这些转移指令由于产生分支可能使予取和予译码指令作废。Pentium内部有两个予取指令缓冲队列，在执行条件转移指令前，一个以顺序方式予取指令，另一个以转移方式予取指令，后者也称作分支目标缓冲器BTB（Branch Target Buffer），这是一个小的cache，它基于转移指令，尤其是循环转移的固有特点，可以认为在大多数情况下，当一条转移指令被再次执行时，其成功与否及转移目标与上次相同。据此可构造动态的分支目标预测硬件。BTB是一种效果较好的硬件机制，统计表明BTB的容量较大时（如超过256项）预测准确率可达90%。通过这种动态分支预测技术，不管是否产生转移，所需指令都在执行前予取好。 3.通过乱序来优化指令流水线在执行中采取了无序执行(out－of－order processing)技术。即当某条指令需要一些数据而未能立即执行完毕时，它将被剔出流水线并等待数据，CPU则马上执行下条指令，就好比在装配线上发现某件产品不太合格，而被淘汰，等待返工一个道理。这样，可以防止一条指令不能执行而影响了整个流水线的效率。 4. 将指令划分为更细的阶段

Intel系列CPU的流水线技术的发展

Intel系列CPU的流水线技术的发展流水线技术一开始就是在巨型机、大型机上应用，后来Intel公司把这项技术运用于微处理器，这项技术的根本目的就是合理利用现有硬件，提高CPU处理能力。由于使用多种技术包括硬气件发展提高了微处理的运算速度，同时也拓展了微型机的应用范围。随着硬气件的发展以后还会出现这种“自上向下”的发展，今天我们使用的微型机就是往日的巨型机、大型机。流水线技术早在 Intel 的 X86 芯片中均得到了实现。流水线的使用使 CPU 的性能得到了很大的提升，而 Pentium 系列 CPU 产品更是一个高级的超标量处理器。在Pentium III 的时候主要采用的技术1. 采用超标量双流水线结构超标量流水线设计是Pentium 微处理器技术的核心。所谓超标量就是处理器内部含有多个执行单元来完成多条指令的同时执行。Pentium 有两条分别称为U 和V 的指令流水线，各自有独立的算术逻辑单元ALU 及高速缓存结构。这种双流水线并行作业的方式，使得Pentium 在每个时钟周期内可同时执行两条指令。此外，还有一个执行单元，保证同时完成一条浮点运算指令。在Pentium III 时采用3 条独立的12 级超标量流水线。2. 分支预测技术为了减少由于转移导致流水线的效率损失，Pentium 采用分支预测技术来动态预测指令的目标地址，从而节省了CPU 的执行时间。通常在用户程序中包含不少的条件转移指令，在流水线计算机中，这些转移指令由于产生分支可能使予取和予译码指令作废。Pentium 内部有两个予取指令缓冲队列，在执行条件转移指令前，一个以顺序方式予取指令，另一个以转移方式予取指令，后者也称作分支目标缓冲器BTB（Branch Target Buffer），这是一个小的cache，它基于转移指令，尤其是循环转移的固有特点，可以认为在大多数情况下，当一条转移指令被再次执行时，其成功与否及转移目标与上次相同。据此可造动态的分支目标预测硬件。BTB 是一种效果较好的硬件机制，统计表明BTB 的容量较大时（如超过256 项）预测准确率可达90%。通过这种动态分支预测技术，不管是否产生转移，所需指令都在执行前予取好。3. 通过乱序来优化指令流水线在执行中采取了无序执行(out－of－order processing)技术。即当某条指令需要一些数据而未能立即执行完毕时，它将被剔出流水线并等待数据，CPU 则马上执行下条指令，就好比在装配线上发现某件产品不太合格，而被淘汰，等待返工一个道理。这样，可以防止一条指令不能执行而影响了整个流水线的效率。随着CPU 频率不断地攀升，Intel 总是在自己某个核心的处理器到达极限之时采用新的、更长流水线的核心来消除频率的瓶颈（流水线越长，频率能更高）。但是这样做势必会带来一系列的问题。首先，由于现有芯片制造工艺的限制，频率的提升带来高功耗、高发热量的问题。尽管流水线增长，频率提升的空间相应增大，但是处理器频率提升的其它瓶颈却无法解决。而且过长的流水线意味着更加复杂的内部结构，生产的良品率也难以保证。其次，在CPU 的工作中，指令往往不是孤立的，许多指令按一定的顺序执行才能完成一个任务。而一旦某个指令在运算过程中发生了错误，或者执行了没有用的指令，那

嵌入式开发-嵌入式五级流水线CPU核的设计与实现

嵌入式五级流水线CPU核的设计与实现赖兆磬，潘明，许勇，张辉 (桂林电子科技大学计算机与控制学院广西桂林 541004) 摘要：本文基于FPGA平台设计并实现了一种嵌入式16位RISC CPU核。以MIPS CPU指令集为参考，完成指令集设计；对指令处理过程进行抽象，把指令分成取指、译码、执行、访存、写回五级流水处理，根据处理过程所需要的元件构建五级数据通路；针对流水线处理产生的数据相关构建旁路通路；根据五级数据通路及旁路通路所需要的协调信号构建控制通路；把数据通路和控制通路融合成CPU核。采用VHDL 实现CPU核；在CPU核上运行测试程序，并给出仿真结果；在FPGA平台上对CPU核进行验证。结果表明了所设计CPU核的有效性。关键词：FPGA；CPU核；数据通路；控制通路中图分类号：TP332.3 文献标识码：B The Design-implementation of embedded five Stage Pipeline CPU Core LAI Zhao-qing, PAN Ming, XU Yong, ZHANG Hui (School of Computer Science and Control, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004 , China) Abstract: An embedded 16-bit RISC CPU core was designed and implemented on FPGA. Refer to MIPS instruction set, the instruction set was finished; Analyzing the process of each instruction, the process was divided into five stages which is IF, ID, EXE, MEM, WB. Then the five stages data path was constructed according to work unit which is needed in the process; Aim at the data hazard which happens in the pipeline, the forward path was constructed; the control path was constructed according to the data path; the CPU core was composed of data path and control path. The CPU core was implemented with VHDL; the test program was run at the CPU core, then the simulation was presented; the CPU core was verified at FPGA hardware terrace. The result shows that the CPU core is effective. Keywords: FPGA; CPU core; Data path; Control path; 引言随着微电子技术的迅速发展, 集成电路(ASIC)的集成度越来越高。把CPU核、存储器和I/O接口等集成在单一的芯片上，并装载特定操作系统和应用程序，就构成了功能强大的完整的片上系统(System on Chip, SoC)[1]。在性能和成本方面，SoC具有传统的板上系统无法比拟的优势，逐渐成为嵌入式系统发展的主流[2]。而CPU核是SoC的核心，如何设计与实现有效的CPU核成为SoC的关键问题。 MIPS(Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages)是一种优秀的、开放的RISC(Reduced Instruction Set Computer)体系结构，在嵌入式系统领域中得到广泛的应用[3]，本文选定MIPS体系结构为所设计CPU核的构架。以MIPS CPU的指令集为参考，设计指令集；对指令处理过程进行抽象，可以把指令处理过程进行流水化；为提高CPU核处理的CPI（每条指令的周期数）值，同时降低CPU核设计的复杂度，本文把指令分成取指、译码、执行、访存、写回五级流水处理，并根据处理过程所需要的元件构建五级数据通路；采用流水线技术后，由于指令之间的数据相关性会使流水线出现断流现象，为此构建旁路通路解决这个问题；根据五级数据通路及旁路通路所需要的协调信号，构建能使五个处理段同时工作并能有效处理数据相关的控制通路；把数据通路、控制通路和存储器有机地结合，形成具有MIPS理念和风格的嵌入式CPU核。 1 数据通路设计 1.1指令集设计数据通路设计和控制通路设计是CPU核设计的两个主要组成部分[4]。而指令集是数据通路设计的依据，同时指令集与数据通路硬件结构的复杂程度密切相关。本文参考MIPS CPU的指令集设计原则，设计了如图1所示的指令集。所设计的指令集包含了5种指令类型，共34条指令。所有指令的运算都在寄存器中进行，当需要和内存交换数据的时候，通过内存访问指令进行内存和寄存器的数据交换。