×

cpu流水线设计

CPU的流水线和IPC分别是什么概念?在CPU内部采用流水线方式处理指令,目的是为了提高计算机的性能吗

admin admin 发表于2022-04-19 16:02:33 浏览169 评论0

抢沙发发表评论

CPU的流水线和IPC分别是什么概念

cpu流水线技术是一种将指令分百解为多步,并让不同指令的各步操作重叠,从而实现几条指令并行处理,以加速程序运行过程的技术。IPC(Inter-ProcessCommunication,进程间通信)度。

采用流水线技术后,并没有加速单条指令的执行,每条指令的操作步骤一个也不能少,只是多条指令的不同操作步骤同时执行,因而从总体上看加快了指令流速度,缩短了程序执行时间。

扩展资料:

流水线技术通过增加计算机硬件来实现的。它要求各功能段能互相独立地工作,这就要增加硬件,相应地也加大了控制的复杂性。

如果没有互相独立的操作部件,很可能会发生各种冲突。例如要能预取指令,就需增加指令的硬件电路,并把取来的指令存放到指令队列缓冲器中,使微处理器能同时进行取指令和分析、执行指令的操作。

在CPU内部采用流水线方式处理指令,目的是为了提高计算机的性能吗

CPU内部采用流水线方式处理指令,是必然的。就好比生产一件复杂的产品,工厂不可能让一个个的工人从头到尾完成所有的工序,而是流水作业,每个人只负责其中一道工序,分工合作,这样效率反而更高。CPU也一样。随着指令越来越复杂,运算的数据越来越庞大,流水线式的处理更合理。而且,流水线级数多一些,每一级的电路设计的复杂程度就低一些,电路工作的主频就可以更高一些。

为什么CPU流水线设计的级越长,完成一条指令的速度就越快

一般说来,制程工艺确定以后,流水线级数越多,越有利于提升主频。在更高的主频下,完成一条指令的时间当然就短。也就是说,增加流水线级数是为了提升主频,进而缩短完成指令的时间。但是,如果仅仅增加流水线级数却不提高频率,是无法缩短指令周期的。物极必反,如果流水线级数太多,就会增加运算的中途出错率,一旦出错就必须返工重算,这样反而降低了CPU的运算性能。奔腾4采用的就是超长流水线,为了提高主频,英特尔把北木核心的20几级流水线增加到Prescott核心的31级,虽然主频可以提高到4GHz,但性能却被AMD的短流水线的K8架构速龙64虐的满地找牙,不得不在酷睿2架构中重新采用了短流水线。