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cpu流水线(cpu流水线分级的常见问题与解决方法?)

浏览量:1688 时间:2023-01-03 22:49:04 作者:采采

cpu流水线(cpu流水线分级的常见问题与解决方法?)

cpu流水线的优点与缺点?

1.流水线生产的主要优点是可以使产品的生产过程满足连续性、并行性、比例性和均衡性的要求。其生产率高,能及时提供市场所需的大量产品。加速资金周转,降低生产成本。

2.生产线的缺点是工作的人会觉得很无聊。

cpu流水线工作原理?

CPU设计主要在于如何设计流水线。管道的原理大致如下:

将CPU操作分成几个阶段。每一级由一个组合逻辑电路和一个流水线寄存器组成。

该信号由CPU周期控制。如果遇到时钟的上升沿,就会进入下一阶段。

在CPU内部形成了一套取指令-解码-执行-访存-写回的硬件设计。

当数据完成取指令操作后,可以发送下一个取指令信号,这样可以保证取指令的硬件逻辑不会空闲。

由于管道寄存器的存在,通过管道寄存器后会有相应的延迟,所以如果管道加深,管道太深,其收益也会下降。

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CPU指令流水线

1.装配线

装配线

(1)装配线:

从指令值到实际执行的过程分为几个小步骤。当cpu真正开始执行指令序列时,会逐步执行,减少其等待时间。

(2)流水线的级数越多,工作效率越高。intel处理器的流水线级别远超嵌入式cpu。

(3)装配线的效率:

A.不是指令的每一步都有相同的操作时间。长拍步骤会导致流水线效率降低(短拍步骤要等长拍步骤完成)。

cpu流水线分级的常见问题与解决方法?

一般来说,在相同的工艺条件下,CPU流水线的级数越多,每一级的电路设计越简单,越容易工作在更高的频率上。即流水线级数越多,主频越高。

事实正好相反。虽然流水线级数有利于提高主频和性能,但是流水线的复杂性也增加了计算过程中出错的概率。所以长流水线的CPU实际性能受到很大的制约和影响。

所以,流水线短的AMD速龙64,完全可以依靠它的低频来滥用它的高频奔腾4E和奔腾D系列。

比如Netburst架构的奔腾4时代,北木芯奔腾4初期只有20多级流水线,对应的最高频率只能达到3.2GHz,也就是经典的P4 3.2c GHz。

当时英特尔进入了一个误区,以为提高CPU性能和频率就够了。

为了继续提高主频,英特尔推出了Prescott core Ben 4,流水线数量增加到31条。对应的主频也提升到了3.8GHz,不过在65nm工艺条件下,3.8GHz大概是极限了,风冷的话几乎不可能超过4GHz。于是在英特尔CEO巴雷特的惊人下跪下,公开为自己的产品达不到4GHz向用户道歉。

英特尔干脆回到了短流水线的正确道路上,重新找回了高效的P6架构,并对其进行了改进,推出了Core架构,开始了它十几年的辉煌。

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