惠州市流水線廠家簡介
流水線（pipeline）技術是指在程序執(zhí)行時多條指令重疊進行操作的一種準并行處理實現(xiàn)技術。流水線是Intel首次在486芯片中開始使用的。流水線的工作方式就像工業(yè)生產(chǎn)上的裝配流水線。在CPU中由5—6個不同功能的電路單元組成一條指令處理流水線，然后將一條X86指令分成5—6步后再由這些電路單元分別執(zhí)行，這樣就能實現(xiàn)在一個CPU時鐘周期完成一條指令，因此提高CPU的運算速度。經(jīng)典奔騰每條整數(shù)流水線都分為四級流水，即取指令、譯碼、執(zhí)行、寫回結果，浮點流水又分為八級流水。
中文名 流水線技術 外文名 pipeline 背    景 借鑒了工業(yè)流水線制造的思想 特    點 Intel首次在486芯片中開始使用的

產(chǎn)生背景
借鑒了工業(yè)流水線制造的思想，現(xiàn)代CPU也采用了流水線設計。在工業(yè)制造中采用流水線可以提高單位時間的生產(chǎn)量；同樣在CPU中采用流水線設計也有助于提高CPU的頻率。先以汽車裝
流水線技術
流水線技術
配為例來解釋流水線的工作方式。假設裝配一輛汽車需要4個步驟：1.沖壓：制作車身外殼和底盤等部件，2.焊接：將沖壓成形后的各部件焊接成車身，3.涂裝：將車身等主要部件清洗、化學處理、打磨、噴漆和烘干，4.總裝：將各部件（包括發(fā)動機和向外采購的零部件）組裝成車；同時對應地需要沖壓、焊接、涂裝和總裝四個工人。采用流水線的制造方式，同一時刻四輛汽車在裝配。如果不采用流水線，那么第一輛汽車依次經(jīng)過上述四個步驟裝配完成之后，下一輛汽車才開始進行裝配，最早期的工業(yè)制造就是采用的這種原始的方式。未采用流水線的原始制造方式，同一時刻只有一輛汽車在裝配。
不久之后就發(fā)現(xiàn)，某個時段中一輛汽車在進行裝配時，其它三個工人處于閑置狀態(tài)，顯然這是對資源的極大浪費！于是開始思考能有效利用資源的方法：在第一輛汽車經(jīng)過沖壓進入焊接
流水線技術
流水線技術
工序的時候，立刻開始進行第二輛汽車的沖壓，而不是等到第一輛汽車經(jīng)過全部四個工序后才開始。之后的每一輛汽車都是在前一輛沖壓完畢后立刻進入沖壓工序，這樣在后續(xù)生產(chǎn)中就能夠保證四個工人一直處于運行狀態(tài)，不會造成人員的閑置。這樣的生產(chǎn)方式就好似流水川流不息，因此被稱為流水線。
CPU的工作也可以大致分為指令的獲取、解碼、運算和結果的寫入四個步驟，采用流水線設計之后，指令（好比待裝配的汽車）就可以連續(xù)不斷地進行處理。在同一個較長的時間段內(nèi)，顯然擁有流水線設計的CPU能夠處理更多的指令。
具體分類
流水線功能繁雜，種類也非常多；如果按照處理級別來分類，流水線可以有操作部件級、指令級和處理機級；如果按照流水線可以完成的動作的數(shù)量來分類，又可以分為單功能和
流水線技術
流水線技術
多功能流水線；如果按照流水線內(nèi)部的功能部件的連接方式來分類，則有線性流水線和非線性流水線；按照可處理對象來分類，還可以有標量流水線和向量流水線。流水線的分類：
1、按處理級別分：
功能部件級：在實現(xiàn)較為復雜的運算時采用
指令級：將一條指令執(zhí)行過程分為多個階段
處理器間級：每個處理器完成其專門的任務。
2、按完成的功能分類：
單功能流水線：只完成一種如乘法或浮點運算等，多用于數(shù)字信號處理器（DSP），各處理器可并行完成各自的功能，加快整機處理速度。
多功能流水線：在不同情況下可完成不同功能
流水線技術
流水線技術
3、按連接的方式分類：
靜態(tài)流水線：同一時間內(nèi)，多功能結構只能按一種功能的連接方式工作。
動態(tài)流水線：同一時間內(nèi)，可以有多種功能的連接方式同時工作。
4、按處理的數(shù)據(jù)類型分類：
標量流水線：一般數(shù)據(jù)
向量流水線：矢量數(shù)據(jù)。X+Y=Z每一個代表一維數(shù)據(jù)。
5、流水線結構上分類：
線性流水線：指各功能模塊順序串行連接，無反饋回路，如前面介紹的。
非線性流水線：帶有反饋回路的流水線。
性能指標
衡量一種流水線處理方式的性能高低的書面數(shù)據(jù)主要由吞吐率、效率和加速比這三個參數(shù)來決定。
吞吐率
指的是計算機中的流水線在特定的時間內(nèi)可以處理的任務或輸出數(shù)據(jù)的結果的數(shù)量。流水線的吞吐率可以進一步分為最大吞吐率和實際吞吐率。它們主要和流水段的處理時間、緩存寄
流水線技術
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存器的延遲時間有關，流水段的處理時間越長，緩存寄存器的延遲時間越大，那么，這條流水線的吞吐量就越小。因為，在線性流水線中，最大吞吐率Tpmax=流水線時鐘周期△T/1=max（T1,...Ti,..Tm）+T1/1，而其中，m是流水線的段數(shù)，i是特定過程段執(zhí)行時間。如果，一條流水線的段數(shù)越多，過程執(zhí)行時間越長，那么，這條流水線的理論吞吐率就越小。
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