Pipelining tal-Kompjuter
Il-pipelining tal-kompjuter ġie introdott għall-ewwel darba minn Intel fiċ-ċippa 486. Il-mod kif jaħdem pipeline huwa analogu għal linja ta 'assemblaġġ industrijali. Fi ħdan is-CPU, serje ta 'unitajiet ta' ċirkwit b'funzjonijiet distinti jiffurmaw pipeline ta 'proċessar ta' istruzzjoni; istruzzjoni x86 hija mqassma f'ħames jew sitt passi, li mbagħad jiġu esegwiti b'mod sekwenzjali minn dawn l-unitajiet. Dan jippermetti t-tlestija ta 'istruzzjoni f'ċiklu wieħed ta' arloġġ tas-CPU, u b'hekk tiżdied il-veloċità tal-ipproċessar tas-CPU. Fil-proċessur Pentium klassiku, kull pipeline integer jikkonsisti f'erba' stadji-istruzzjoni prefetch, dekowd, eżekuzzjoni, u ikteb-back-filwaqt li l-pipeline floating-punt f'wiċċ l-ilma jinkludi tmien stadji.
Il-pipelining hija teknoloġija ewlenija użata ħafna fil-mikroproċessuri (CPUs). Jiddeskrivi l-metodu li bih l-istruzzjonijiet jiġu esegwiti fi ħdan is-CPU; biex tifhem il-pipelining, wieħed irid l-ewwel jifhem l-istruzzjonijiet u l-proċess tal-eżekuzzjoni tagħhom.
Istruzzjonijiet tal-Kompjuter
Istruzzjoni tal-kompjuter hija sett speċifiku ta 'dejta binarja li tgħid lis-CPU x'għandu jagħmel. Jekk is-CPU jitqabbel ma' impjant tal-manifattura, istruzzjoni hija simili għal ordni tal-klijent; tiskatta sensiela ta' azzjonijiet fi ħdan il-"fabbrika" tas-CPU, li fl-aħħar mill-aħħar tagħti riżultat komputazzjonali-il-prodott lest. Kif jaħdem dan fil-fatt? L-ewwel, irid ikun hemm dipartiment biex jirċievi ordnijiet-l-unità tal-istruzzjoni tas-CPU fetch; it-tieni, irid ikun hemm workshop biex tissodisfa l-ordnijiet-l-unità tal-eżekuzzjoni tal-istruzzjonijiet tas-CPU. F'fabbrika, il-produzzjoni ta 'oġġett hija maqsuma f'diversi passi ta' manifattura; bl-istess mod, struzzjoni tiġi kkonvertita f'serje ta' mikro-operazzjonijiet korrispondenti fi ħdan is-CPU. It-tlestija ta' dawn il-mikro-operazzjonijiet f'sekwenza tikkostitwixxi l-eżekuzzjoni tal-istruzzjoni kollha.
Eżekuzzjoni ta' Istruzzjoni
F'CPUs ta' livell baxx-, l-eżekuzzjoni tal-istruzzjoni hija serjali; fi kliem sempliċi, istruzzjoni waħda titlesta qabel ma tibda l-oħra. Din hija bħall-fabbrika msemmija fil-bidu tagħha, li tikkonsisti biss f'ħanut tax-xogħol żgħir u proprjetarju uniku li jaħdem waħdu: malli jirċievi ordni, ikun kompletament okkupat li jwettaq dik l-ewwel ordni u ma jkunx jista 'jaċċetta t-tieni waħda. Iċ-ċiklu ta' riċeviment u tlestija ta' ordnijiet-jew ġbir u eżekuzzjoni ta' struzzjonijiet-huwa għalhekk proċess serjali. Aktar tard, il-boxxla skopra li t-teħid tal-ordnijiet ma kienx jeħtieġ ħafna ħin. Bl-għajnuna ta’ assistent, it-tnejn setgħu jaħdmu b’mod indipendenti; dan ippermetta lill-boxxla jaċċetta ordni ġdida filwaqt li fl-istess ħin itemm il-prodotti għal dak preċedenti. F'termini ta' arkitettura tas-CPU, dan jikkorrispondi mas-separazzjoni tal-unità tal-istruzzjoni-iġibu mill-unità tal-eżekuzzjoni tal-istruzzjoni-. Konsegwentement, is-CPU jista 'jġib l-istruzzjoni li jmiss b'mod parallel waqt li tesegwixxi dik attwali. Dan irrappreżenta qabża kwalitattiva fit-teknoloġija tas-CPU, li ċċaqlaq l-operazzjonijiet minn ipproċessar serjali għal parallel u stabbilixxa l-prototip tal-pipeline tal-istruzzjoni.
Ladarba s-CPU temm il-pass imsemmi hawn fuq, l-isfida li fadal tinsab fit-titjib tal-kapaċitajiet tal-ipproċessar parallel. B'ispirazzjoni minn linji ta' assemblaġġ tal-fabbrika, id-disinjaturi tas-CPU qassmu l-eżekuzzjoni ta' struzzjoni waħda f'diversi stadji distinti-jew "mikro-struzzjonijiet"-b'hekk naqqsu b'mod sinifikanti l-kumplessità tal-istruzzjoni, is-simplifikazzjoni tad-disinn tal-loġika, u ssaħħaħ il-veloċità. Fis-CPUs li jutilizzaw it-teknoloġija tal-pipeline, hekk kif istruzzjoni waħda tispiċċa l-ewwel "stadju" tagħha, l-istruzzjoni li jmiss tidħol immedjatament fil-pipeline biex tibda l-eżekuzzjoni. B'mod ċar, dan l-approċċ ta' pipelining jeħtieġ unitajiet ta' eżekuzzjoni multipli-karatteristika implimentata f'x86 ċipep.
