En CPU-pipeline er en serie prosesseringstrinn i en datamaskins sentrale prosesseringsenhet (CPU). Stadiene er vanligvis henting, dekoding, utførelse og tilbakeskrivning. Rørledningen er et grunnleggende designelement for de fleste CPUer, og formålet er å forbedre ytelsen. Ved å dele opp behandlingen av instruksjoner i separate stadier, kan CPUen holde flere instruksjoner behandlet samtidig. Dette er kjent som parallellitet eller parallell prosessering, og det kan være en betydelig ytelsesøkning. Det kommer imidlertid på bekostning av økt kompleksitet, og det kan introdusere forsinkelser (kjent som rørledningsstopp) hvis instruksjoner må utføres i uorden.
I dette innlegget vil vi forklare hva er en dataprosessorpipeline . Den sentrale prosesseringsenheten (forkortelse for central processing unit) er en viktig del av datamaskinen, som fungerer som hjernen. Og vi vet det allerede. Men det vi kanskje ikke vet er teknikkene som gjør CPU-en effektiv. En av disse teknikkene er Rørlegging . Hvis du vil vite hva er pipelined cpu og hvordan pipelining forbedrer cpu-ytelsen så les dette innlegget.
Hva er en datamaskin-CPU-pipeline?
I informatikk er en instruksjon en kommando gitt av et program til sentralprosessoren. Den består av maskinspråkkode som CPUen forstår og utfører. For eksempel |_+_| er en instruksjon som brukes til å fortelle CPUen å lagre informasjon i RAM. Rørlegging er en teknikk brukes i utviklingen av moderne prosessorer. Dette øker den totale kommandogjennomstrømningen (antall instruksjoner utført per sekund) ved å dele instruksjonene inn i underoppgaver som CPU kan behandle parallelt.
teamviewer-lyden fungerer ikke
Hva er en pipelined prosessor?
En pipelined CPU fungerer etter prinsippet om pipelining, og deler opp et sett med instruksjoner i en rekke underoppgaver, der hver underoppgave utfører én operasjon. Rørledningen har 2 endepunkter: inn- og utkjøring . Flere deloppgaver akkumuleres mellom disse ender på en slik måte at utgangen til en deloppgave kobles til inngangen til neste deloppgave. Derfor utfører den pipelinede CPUen mer enn én deloppgave samtidig.
beste twitter-appen for Windows 10
Les også: Forklaring av topologityper i et datanettverk .
Hvordan forbedrer pipelining prosessorytelsen?
Vanligvis kan CPU bryte en instruksjon i følgende tilfeller. 4 deloppgaver (på et veldig grunnleggende nivå):
- Bringe – hente instruksjoner fra minnet.
- tyde - dekodingsinstruksjoner.
- Innfri - utførelse av instrukser.
- Skrive – skrive resultatet tilbake til minnet.
Anta nå CPU-en har en dedikert blokk for å utføre hver av disse underoppgavene. . Mens en blokk utfører en underoppgave, vil resten av CPU-blokkene være inaktive og gjøre ingenting i løpet av den tiden. Pipelining drar fordel av disse inaktive enhetene ved å bruke dem til å behandle andre instruksjoner i kø.
La oss forstå dette med et eksempel. Se på følgende figur:
når som helst videokonverterer
Figuren ovenfor viser hvordan et sett med to instruksjoner utføres i et ikke-pipelined CPU-miljø og i et pipelined CPU-miljø. Som du kan se, tar en ikke-pipelinet CPU 8 sykluser for å utføre 2 instruksjoner, mens en pipelined CPU utfører det samme settet med instruksjoner på bare 5 sykluser.
Ser vi nøye etter, bruker den pipelinede CPU-en sin Fetch-blokk for å utføre den første deloppgaven i den andre instruksjonen, mens Decode-blokken allerede utfører den andre deloppgaven i den første instruksjonen. Derfor bruker den den andre blokken samtidig som den første blokken, som ellers ville vært inaktiv i et miljø uten rørledninger.
Å øke utførelseshastigheten til et gitt sett med instruksjoner øker derfor hastigheten til prosessoren. Og her er hvordan pipelining forbedrer prosessoreffektiviteten. Viktig å merke seg her er at pipelining ikke reduserer tiden det tar prosessoren å utføre en instruksjon. Snarere øker det antallet instruksjoner som CPU-en kan behandle samtidig. Så å øke antall deloppgaver betyr egentlig ikke at en prosessor med pipeline vil være raskere enn en ikke-pipelined CPU. Faktisk kan en ikke-pipelinet CPU ta kortere tid å utføre en enkelt instruksjon enn en pipelined CPU, avhengig av antall pipeline-trinn som er involvert (antall deloppgaver).
Jeg håper forklaringen ovenfor gjør det klart hva en datamaskins CPU-pipeline er. Hvis du er i tvil, vennligst del dem i kommentarfeltet nedenfor.
google ordbok firefox
Forbedrer pipelining prosessorytelsen?
Pipeline-arkitektur øker antallet instruksjoner som behandles per prosessorsyklus. Ved å øke gjennomstrømmingen av instruksjoner øker den den generelle ytelsen til CPU'en. Men hvis instruksjonssettet består av komplekse instruksjoner (som greninstruksjoner), vil ikke CPU'en på forhånd vite hvor den neste instruksjonen skal leses og må vente til den gjeldende instruksjonen er fullstendig utført. I slike tilfeller kan det hende at pipeline-arkitekturen ikke gir CPU-effektivitet.
Øker pipelining gjennomføringstiden?
Pipelining øker antallet instruksjoner som utføres samtidig i hver klokkesyklus. Men dette øker ikke nødvendigvis tiden det tar å utføre en enkelt instruksjon. For eksempel er pipelining ikke egnet for å utføre greninstruksjoner, som omdirigerer sekvensiell utførelse til en annen bane. Denne uorganiseringen kan bryte rørledningen eller rydde den helt opp med mindre egnede metoder blir introdusert for å løse problemer med grener.
Les mer: Hvordan begrense CPU-bruk for en prosess i Windows .
