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      計算機流水線技術是廣泛應用于微處理芯片CPU中的一項關鍵技術

      計算機流水線技術是廣泛應用于微處理芯片CPU中的一項關鍵技術

      發布日期:2020/4/15 9:52:35

      計算機流水線技術是廣泛應用于微處理芯片(CPU)中的一項關鍵技術,計算機流水線技術指的是對CPU內部的各條指令的執行方式的一種形容,要了解它,就必須先了解指令及其執行過程。

        1、計算機指令

        計算機指令,就是告訴CPU要做什么事的一組特定的二進制集合。如果我們將CPU比喻成一個加工廠,那么,一條指令就好比一張訂單,它引發了CPU_加工廠的一系列動作,最后分別得到了運算結果和產品。那么,它們到底是怎樣工作的呢?首先,要有一個接收訂單的部門——CPU的取指令機構;其次,還要有完成訂單的車間——CPU的執行指令機構。在工廠中,一張訂單上的產品被分成了許多道工序,而指令亦在CPU中轉換成了許多條對應的微操作,依次完成它們,就執行完了整條指令。

        2、執行指令

        在低檔的CPU中,指令的執行是串行的,簡單地說,就是執行完了一條指令后、再執行下一條指令,好比我們上面提到的那個加工廠在創業之初,只有一間小車間及孤軍奮戰的老板,那么,當他接到一張訂單之后,他必然忙于完成第1張訂單,而沒有能力去接第2張訂單。這樣接訂單→完成訂單→接訂單→……取指令→執行指令→取指令→……是一個串行的過程。后來,老板發現接受訂單不費太多時間,而且他還有了一個幫工,他們可以相互獨立地工作,這樣,老板就在完成上張訂單產品的同時,接受下一張訂單的訂貨。這表現在CPU上就是取指令機構與執行指令機構的分開,這樣從CPU整體來看,CPU在執行上條指令的同時,又在并行地取下條指令。這在CPU技術上是一個質的飛躍,它使得CPU從串行工作變為并行工作,從而具有了流水線的雛型。

        CPU在完成了上面這一步之后,剩下的就是如何提高并行處理能力的問題了,CPU的設計者們從加工廠的裝配線得到啟發,將一條指令的執行分解成了許多各不相同的多個工序_微指令,從而極大地簡化了指令的復雜度,簡化了邏輯設計,提高了速度。在具有流水線技術的CPU中,上條指令剛執行完第一道“工序”,馬上第二條指令就加入了流水線中,開始執行。很明顯,這種流水線技術要求有多個執行單元,這在X86芯片中均得到了實現。

        標簽:深圳流水線


      文章關鍵詞:深圳流水線
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