管道是微处理器架构中通过重叠执行多个指令来改进性能的一种技术,它将指令处理分为几个阶段,允许多个指令的不同部分同时处理. 本条探讨了管道处理所涉及的基本计算,并讨论了执行过程中面临的一些实际挑战.

管道基本计算

管道衬线的主要计算涉及确定管道的吞吐量和效率。 吞吐量通常按每个周期的指示(IPC)来衡量。如果管道有n级,理想的情况是,在管道装满后每个周期都有一个指令完成。理想的吞吐量是:

穿透式=每周期1个指令

然而,实际性能取决于管道危险和摊位等因素。

跳槽 = 执行时间不设水管/执行时间带水管]

管道的实际挑战

执行管道线性操作带来了几个实际挑战。 当指令依赖于先前指令的结果时, 数据危险就会发生。 控制危险产生于改变执行流量的分支指令。 结构危险发生在硬件资源不足以支持重叠指令时。

常见危害

  • 数据危险:需要转发或延时等技术.
  • 控制危险:通过分支预测管理.
  • 结构危险:[]通过增加硬件资源解决.

应对这些挑战对于维持微处理器管道铺设效率收益至关重要。