Mikroprosessoriputkistot parantavat suorituskykyä päällekkäisillä ohjeilla. Latenssin ja läpiviennin arviointi auttaa ymmärtämään putkiston tehokkuutta ja mahdollisia pullonkauloja. Tässä artikkelissa on käytännön laskelmia näistä mittareista.

Putkistojen latenssin ymmärtäminen

Latenssi tarkoittaa aikaa, joka kuluu yhden ohjeen läpi kulkea koko putkiston nouto loppuun. Siihen vaikuttavat vaiheiden määrä ja käsittelyaika vaiheittain.

Latenssin arvioimiseksi kerro putkiston vaiheiden määrä kellon syklien ajalla. Esimerkiksi jos putkistossa on 5 vaihetta ja jokainen vaihe kestää 1 nanosekunnin, kokonaislatenssi on 5 nanosekuntia.

Throughput-arvon laskeminen

Läpisyötön mittaa, kuinka monta ohjetta putkisto voi käsitellä yksikköaikaa kohti, tyypillisesti ohjeita sekunnissa. Se riippuu putken kyvystä käsitellä useita ohjeita samanaikaisesti.

Täysin putkistossa suurin läpisyöttö vastaa kellotaajuutta olettaen, ettei katkoksia tai vaaroja. Esimerkiksi 1 GHz:n kellolla putkisto voi käsitellä 1 miljardin ohjeen sekunnissa.

Käytännön laskenta Esimerkki

Oletetaan, että putkistossa on 8 vaihetta, jokainen kestää 0,5 nanosekuntia. Viivettä yhden ohjeen on:

  • Vaiheiden määrä: 8
  • Aika per vaihe: 0,5 ns
  • Latenssi = 8 × 0,5 ns = 4 ns

Suurin 2 GHz:n kellotaajuudella käytettävä läpivienti on noin 2 miljardia ohjetta sekunnissa olettaen, että olosuhteet ovat ihanteelliset ilman kojuja.