Pipelining (csővezeték-üzemeltetés)
A processzor teljesítményének javítására szolgáló módszerek
A processzor teljesítményének növelése a parancsok munkaciklusának egyes szakaszainak párhuzamos végrehajtásával magyarázható. Hagyja, hogy a processzor munkaciklusa K szakaszból álljon. Ezután a lépések egymás utáni végrehajtásakor a parancs munkaciklusának összes folyamata:
- az i-edik szakasz időtartamát
Ha a processzornak különálló hardvere van az egyes lépések végrehajtásához, akkor ez a berendezés csatlakoztatható a feldolgozó vonalhoz és megkaphatja a műveleti vezetéket.
Minden egyes csővezeték blokk végrehajtja a processzor működési ciklusának egy szakaszát, és átadja a következő lépés eredményét a következő blokkba a következő lépés végrehajtása és így tovább.
A működési csővezetékek lehetnek szinkronak és aszinkronok. Ha ugyanabban az időben is kiosztják a színpad végrehajtásához. akkor egy ilyen csővezetéket szinkronnak neveznek. Az idő tm a CPU óra, és megegyezik a hosszabb szakasz időtartamával.
Szinkron szállítószalag használata ajánlott, feltéve, hogy a ti időtartam megközelítőleg azonos és egyenlő a tm értékkel. Mutassuk meg a csővezeték parancsainak működési elvét az időkeretben.
Hagyja, hogy a parancsok végrehajtásának folyamata 5 szakaszra osztható legyen. Ezután az idődiagramnak a következő alakja van:
Az időkeretben ugyanazok a jelek jelölik ugyanannak a parancsnak a munkamenetének különböző szakaszait. A 7. ábrán szereplő parancsok összessége. A 7 parancsot a csővezetéken vagy 35 ciklusban 11 ciklusban hajtják végre a parancsok végrehajtásának szekvenciális módszerével, azaz a parancsok végrehajtásával. szállítószalag hiányában.
Így a különböző szakaszok párhuzamos végrehajtása miatt a teljesítmény emelkedik. Általában a teljesítménynövekedés becslése a következő:
TAfter. K A fenti példában a tposl. 35
К> _____> _____; ______ = ______ »3
Így a termelékenység növekedése nem kevesebb, mint K-szor és legfeljebb K-szor. 2
Amikor erősen függ időtartama egyes szakaszaiban az eljárások típusú parancsok és operandusok fajok Tanácsos aszinkron szállítószalag, amelyen egyetlen ciklus működését a blokkokat. Információ egyik szállítószalag a következő blokk kerül továbbításra, ha a készülék befejezi a folyamatot, és a következő mondat teljesen mentes a feldolgozás az előző parancsot.
Az utasításvezetéken kívül aritmetikai csővezetéket is használnak, vagyis az ALU maga is szállítószalag formájában épülhet fel. Az ALU szállítószalagot gyakran autópályának nevezik. Az aritmetikai csővezetéket elsősorban speciális eszközökben használják, korlátozott számú algoritmussal az adatfeldolgozáshoz.