单发射处理机的指令执行时空图如图8.33(a)所示,它在一个时钟周期内只从存储器中取出一条指令,并且只对一条指令进行译码,只执行一条指令,只写一个运算结果。
  在单发射处理机中,取指令部件和指令译码部件只各设置一套,而操作部件可以只设置一个多功能操作部件,也可以设置多个独立的操作部件。例如,定点算术逻辑部件ALU、取数存数部件LSU、浮点加法部件FAD、乘除法部件MDU等。一个有4个操作部件组成的单发射处理机如图8.33(a)所示。单发射处理机在指令一级通常采用流水线结构;而在操作部件中,有的机器采用流水线结构,也有的机器不采用流水线结构。
  单发射处理机的设计目标是每个时钟周期平均执行一条指令,即它的指令级并行度ILP的期望值1。如果从表8.1中看,相当于m=1。实际上,它就是一台有k段流水线的普通标量处理机。由于数据相关、条件转移和资源冲突等原因,实际的ILP不可能达到1。通过优化编译器对指令序列进行重组(recorganizer),以及采用软件与硬件相结合的方法处理数据相关、条件转移和资源冲突等,可以使ILP接近于1。但是,单发射处理机的ILP不可能大于1。
图8.33 单发射与多发射处理机的指令执行时空图