パイプラインは、プロセッサのパフォーマンスを向上させるためにコンピュータアーキテクチャで使用される技術です。 実行プロセスをいくつかの段階に分割することで、複数の指示を同時に処理することができます。 パイプラインの適切な実装は、スループットを大幅に増加させ、遅延を引き起こす危険性を減らすことができます。

パイプラインを理解する

パイプラインは、フェッチ、デコード、実行、メモリアクセス、および書き込みバックなどの異なる段階に、指示の実行を中断することを含みます。 各ステージは、異なる指示を同時に処理し、指示処理の継続的なフローを作成します。 この方法は、単位時間ごとに完了した指示の数を増加させます。

計算のスループット

パイプライン化されたプロセッサの最大スループットは、各ステージのパイプラインと効率の長さによって異なります。 危険や屋台がない場合、理想的なスループットが達成されます。 スループットの式は次のとおりです。

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サイクルタイムが 1 つの完全なパイプラインサイクルの持続時間である場所。 スループットを最大化するには、危険やスタールを発生させずにサイクルタイムを最小限にする必要があります。

危険物の最小化

危険性はパイプラインの指示のスムーズな実行を防ぐ条件です。 主要なタイプは3種類あります。

  • 構造の危険
  • データハザード
  • 危険性をコントロール

危険を最小限に抑える戦略には、フォワード技術の導入、パイプラインのステルルの投入、指示スケジューリングの最適化が含まれます。これらの方法は、高スループットを維持し、危険によって引き起こされる遅延を防ぐことができます。