En CPU-pipeline er en række behandlingstrin i en computers centralenhed (CPU). Faserne er typisk hentning, afkodning, eksekvering og tilbageskrivning. Pipelinen er et grundlæggende designelement for de fleste CPU'er, og dens formål er at forbedre ydeevnen. Ved at opdele behandlingen af instruktioner i separate faser kan CPU'en holde flere instruktioner i behandling på samme tid. Dette er kendt som parallelitet eller parallel bearbejdning, og det kan være et betydeligt ydelsesboost. Det kommer dog på bekostning af øget kompleksitet, og det kan introducere forsinkelser (kendt som pipeline-stop), hvis instruktioner skal udføres i uorden.
I dette indlæg vil vi forklare hvad er en computerprocessorpipeline . Den centrale processorenhed (forkortelse for central processing unit) er en vigtig del af computeren, der fungerer som hjernen. Og vi ved det allerede. Men hvad vi måske ikke ved, er de teknikker, der gør CPU'en effektiv. En af disse teknikker er Rørføring . Hvis du vil vide det hvad er pipelined cpu, og hvordan pipelining forbedrer cpu ydeevne så læs dette indlæg.
Hvad er en computer CPU pipeline?
I datalogi er en instruktion en kommando givet af et program til den centrale processor. Den består af maskinsprogskode, som CPU'en forstår og udfører. For eksempel |_+_| er en instruktion, der bruges til at fortælle CPU'en at gemme information i RAM. Pipelining er en teknik bruges i udviklingen af moderne processorer. Det her øger den samlede kommandogennemstrømning (antal instruktioner, der udføres pr. sekund) ved at opdele instruktionerne i underopgaver, som CPU'en kan behandle parallelt.
teamviewer-lyd fungerer ikke
Hvad er en pipelinet processor?
En pipelinet CPU arbejder efter princippet om pipelining, og deler et sæt instruktioner op i et antal underopgaver, hvor hver underopgave udfører én operation. Rørledningen har 2 endepunkter: ind- og udrejse . Der akkumuleres adskillige delopgaver mellem disse ender på en sådan måde, at outputtet fra en delopgave er forbundet med input fra den næste delopgave. Derfor udfører den pipelinede CPU mere end én underopgave på samme tid.
bedste twitter-app til Windows 10
Læs også: Forklaring af topologityper i et computernetværk .
Hvordan forbedrer pipelining processorens ydeevne?
Generelt kan CPU'en bryde en instruktion i følgende tilfælde. 4 delopgaver (på et meget grundlæggende niveau):
- Tage med – hente instruktioner fra hukommelsen.
- dechifrere - afkodningsvejledning.
- Opfylde - udførelse af instruktioner.
- Skrive – skrive resultatet tilbage til hukommelsen.
Antag nu CPU'en har en dedikeret blok til at udføre hver af disse underopgaver. . Mens en blok udfører en underopgave, vil resten af CPU-blokkene være inaktive og ikke gøre noget i det tidsrum. Pipelining udnytter disse inaktive enheder ved at bruge dem til at behandle andre instruktioner i kø.
Lad os forstå dette med et eksempel. Se på følgende figur:
når som helst videokonverter
Figuren ovenfor viser, hvordan et sæt af to instruktioner udføres i et ikke-pipelinet CPU-miljø og i et pipelinet CPU-miljø. Som du kan se, tager en ikke-pipelinet CPU 8 cyklusser for at udføre 2 instruktioner, mens en pipelined CPU udfører det samme sæt instruktioner på kun 5 cykler.
Ser man nærmere efter, bruger den pipelinede CPU sin Fetch-blok til at udføre den første underopgave af den anden instruktion, mens dens Decode-blok allerede udfører den anden underopgave af den første instruktion. Derfor bruger den den anden blok på samme tid som den første blok, som ellers ville være inaktiv i et ikke-pipelinet miljø.
Forøgelse af udførelseshastigheden af et givet sæt instruktioner øger derfor processorens hastighed. Og her er, hvordan pipelining forbedrer processoreffektiviteten. Vigtigt at bemærke her er, at pipelining ikke reducerer den tid, det tager processoren at udføre en instruktion. Det øger snarere antallet af instruktioner, som CPU'en kan behandle på samme tid. Så at øge antallet af underopgaver betyder ikke rigtig, at en pipelinet CPU vil være hurtigere end en ikke-pipelined CPU. Faktisk kan en ikke-pipelinet CPU tage kortere tid at udføre en enkelt instruktion end en pipelined CPU, afhængigt af antallet af pipeline-trin involveret (antal underopgaver).
Jeg håber, at ovenstående forklaring gør det klart, hvad en computers CPU-pipeline er. Hvis du er i tvivl, bedes du dele dem i kommentarfeltet nedenfor.
google ordbog firefox
Forbedrer pipelining processorens ydeevne?
Pipeline-arkitektur øger antallet af instruktioner, der behandles pr. processorcyklus. Ved at øge gennemløbet af instruktioner øger det CPU'ens overordnede ydeevne. Men hvis instruktionssættet består af komplekse instruktioner (såsom greninstruktioner), vil CPU'en ikke på forhånd vide, hvor den næste instruktion skal læses og skal vente, indtil den aktuelle instruktion er blevet fuldstændig udført. I sådanne tilfælde giver pipeline-arkitekturen muligvis ikke CPU-effektivitet.
Øger pipelining eksekveringstiden?
Pipelining øger antallet af instruktioner, der udføres samtidigt i hver clock-cyklus. Men dette øger ikke nødvendigvis den tid, det tager at udføre en enkelt instruktion. For eksempel er pipelining ikke egnet til at udføre greninstruktioner, som omdirigerer sekventiel eksekvering til en anden sti. Denne uorganisering kan bryde rørledningen eller rense den fuldstændigt, medmindre der indføres egnede metoder til at løse problemer med filialer.
Læs mere: Sådan begrænser du CPU-brug til en proces i Windows .
