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  • 流水线技术

    1. 什么是流水线技术

      流水线技术将一个复杂的任务分解成多个子任务,每个子任务由专门的部件并行处理,就像工厂中的流水线一样。
      在计算机系统中,流水线技术将指令的执行过程分解成多个阶段,每个阶段由不同的硬件单元并行处理,从而提高指令的执行效率。这包括:1)指令的执行过程分解,将一条指令的执行过程分解为多个子过程,如取指、译码、执行、写回等。2)指令的并行处理,由于每个子过程由专门的硬件单元并行处理,因此不同指令的不同子过程可以同时进行。
      由于各个阶段之间存在一定的时间重叠,因此可以在一个时钟周期内完成多条指令的部分执行,提高整体的执行效率。

      2. 流水线的典型指标

      1)执行时间

      又称为流水线的周期。在线性流水线中,执行的总时间取决于流水操作步骤中时间最长的那段。因此,其公式可以表述为:

      完整执行完第一段的时间+用最长段的时间*其余段的时间

      2)吞吐率

      流水线在单位时间内可以处理的任务或执行指令的个数。

      3)加速比

      流水线采用穿行模式的工作速度与采用流水线模式的工作速度的比值。加速比的值越大,说明流水线的工作安排方式越好。

      4)效率

      流水线中各个部件的利用率。用处于工作状态的部件和总部件数的比值来说明其工作效率。