网站404页面优化,安庆网站开发,做网站服务器电脑配置,做数字艺术设计的网站前言 流水线是指在程序执行时多条指令重叠进行操作的一种准并行处理实现技术。各部件同时处理是针对不同指令而言的#xff0c;比如说#xff0c;指令流水线把一条指令分为取指、分析和执行3部分#xff0c;可以同时处理取指和分析#xff0c;但是不能同时处理一个部…前言 流水线是指在程序执行时多条指令重叠进行操作的一种准并行处理实现技术。各部件同时处理是针对不同指令而言的比如说指令流水线把一条指令分为取指、分析和执行3部分可以同时处理取指和分析但是不能同时处理一个部分如不能同时处理取指操作。 指令流水线是将指令执行分成几个子过程每一个子过程对应一个工位我们称之为流水级或流水节拍如下图所示。该工位在计算机中就是可以重叠工作相同时间同时工作的功能部件称为流水部件。流水线要求所有指令在每个部件上执行的时间是一样的。在流水线中机器周期的长度由最慢的流水级部件处理子过程所需的时间来决定。 IF部件、ID部件、EX部件、WD部件可同时都执行有操作每条指令按图中一步步执行。在部件执行操作的过程中允许上一个指令进入它只能等待当前指令操作执行完成后方可进入此部件。 流水线这种可同时为多条指令的不同部件进行工作的方式提高了各部件的利用率和指令的平均执行速度。它是怎么提高利用率的呢下面看两个图来分析。 从图2可以看到任意一个系统时间都有大量的设备处于空闲状态例如第一个时间段有ID、EX、WB空闲则第二个时间段有IF、EX、WB空闲。 从图3可以看到系统空闲的时间只是执行第一条指令的时候有后面就都没有了大大提升系统资源的利用率及整个系统的吞吐量。
计算流水线执行时间 Ntk-1*▲t。 假定有某种类型的任务共分成N个子任务执行每个子任务需要时间t则完成该任务所需时间为Nt。若以传统的串行方式则完成K个任务所需时间为KNt而使用流水线技术执行时间是Ntk-1t。我们可以根据图3加以理解第一个任务需要完整的时间余下任务开始周期执行然后根据最慢的流水部件得出周期再乘以总指令数-1就得到任务的执行总时间了。
两个术语 流水线的吞吐率任务数/完成时间。如在流水线执行方式下完成3个任务花费了6s则此流水线的吞吐率为3/6等于0.5。 加速比不采用流水线的执行时间/采用流水线的执行时间。如图2和图3执行两个任务采用流水线的执行时间为5s不采用流水线的执行时间为8s则加速比为8/5。
影响流水线的主要因素 流水线的关键在于同一时间轴多个部件同时执行因此如果这个条件不能得到满足则流水线就会被破坏。这种破坏主要来自以下3种情况转移指令、共享资源访问的冲突、响应中断。
思考 在学习流水线的时候不太明白为什么是最慢的那一个决定流水线的周期所以我做了一个假设来判断周期步骤如下 我们先假设t2所需时间最长第一条指令用F表示第二条指令用S表示则有 ①F执行完A阶段后S开始执行A阶段此时历时为t1 秒。 ②F执行B阶段执行了t1秒后S等待。F执行完B阶段后S开始执行B阶段此时已经历时t1t2秒。 ③F执行完C阶段后S执行了在B阶段执行了t3秒此时已经历时t1t2t3秒。 ④S执行又执行了t2-t3 t3 t2秒后完成整个过程。 可知因为流水线是同一时间轴的S执行完后的时间点减去F执行完后的时间点就是周期也就是我们得出来的t2。所以说周期还得看最慢的流水部件。
总结 计算时间的时候要清楚一点就是时间轴就同一个就能看明白计算的过程了。注意两个术语的意思吞吐率和加速比。 ———————————————— 版权声明本文为CSDN博主「琚建飞」的原创文章遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议转载请附上原文出处链接及本声明。 原文链接https://blog.csdn.net/gnd15732625435/article/details/53034354
