Dom > Razstava > Vsebine

Mikroarhitekturni koncepti Navodila za pipeliniranje

Mar 09, 2019

Ena od prvih in najmočnejših tehnik za izboljšanje učinkovitosti je uporaba pipelininga navodil. Zgodnji modeli procesorjev bi izvedli vse zgoraj navedene korake za eno navodilo, preden bi se premaknili na drugo. Veliki deli vezja so ostali pri prostem teku v katerem koli koraku; na primer, vezje za dekodiranje ukazov bi bilo med izvajanjem neaktivno in tako naprej.


Pipelining izboljšuje zmogljivost tako, da omogoča več navodil za delo skozi procesor ob istem času. V istem osnovnem primeru bo procesor začel dekodirati (korak 1) novo navodilo, medtem ko je zadnji čakal na rezultate. To bi omogočilo, da je do štirih navodil "med letom" naenkrat, zaradi česar je procesor videti štirikrat hitrejši. Čeprav je za izpolnitev enega ali več navodil (še vedno štiri korake), CPU kot celota "hitreje odstopi".


RISC naredi cevovode manjše in jih je veliko lažje konstruirati, tako da loči vsako stopnjo procesa poučevanja in jih vzame enako količino časa - en cikel. Celoten procesor deluje kot montažna linija z navodili, ki prihajajo z ene strani in izstopajo iz druge. Zaradi zmanjšane kompleksnosti klasičnega cevovoda RISC bi lahko cevovodno jedro in predpomnilniški predpomnilnik postavili na isto velikost, ki bi sicer ustrezal jedru samega modela CISC. To je bil pravi razlog, da je bil RISC hitrejši. Zgodnje zasnove, kot sta SPARC in MIPS, so pogosto potekale 10-krat hitreje kot rešitve Intel in Motorola CISC ob enaki hitrosti in ceni.


Cevovodi nikakor niso omejeni na modele RISC. Do leta 1986 je bila izvedba vrhunske izvedbe VAX (VAX 8800) zelo široko zasnovana, kar je nekoliko pred prvimi komercialnimi modeli MIPS in SPARC. Večina sodobnih procesorjev (celo vgrajenih CPU-jev) je zdaj napeljana, mikrokodirane CPU-ji brez cevovodov pa so vidni samo v vgrajenih procesorjih z največjo omejitvijo. se izvajajo z mikrokodom in cevovodom. Izboljšave v cevovodu in predpomnjenju sta dva glavna mikroarhitekturna napredka, ki so omogočila zmogljivost procesorja, da sledi tehnologiji vezja, na kateri temeljijo.