流水线比喻:自助餐厅服务线

       如果自助餐点餐,然后每个人都需要点沙拉、主菜、甜点、饮料。如果没有使用服务线,当一个人点餐后,必须依次点完所有菜之后才可以到下一个人点餐。这样效率很低。所以可以分4个地点,每个地点分别提供沙拉、主菜、甜点、饮料。就餐过程被细分为提供沙拉、主菜、甜点和饮料四个独立的阶段(任务分解)。允许多名顾客同时在服务线的不同阶段进行取餐,无需等待前面的顾客完全结束用餐后再开始(并行处理)。所有顾客必须按照沙拉、主菜、甜点、饮料的固定顺序依次通过各个阶段,即使个别顾客可能不需要某个阶段的食物(固定顺序)。每位顾客在服务线上以大致相同的速度前进,确保服务线的顺畅运作和资源的有效利用同步流动)。

处理器的流水线

    在处理器设计中,这些阶段对应于指令执行的不同步骤,如取指、译码、执行、访存和写回等。 同时允许多个任务(或指令)处于不同阶段,进行并行处理。流水线处理器可以让多条指令在不同的执行阶段同时进行,从而提高整体处理效率。在流水线中,任务(或指令)必须按照规定的顺序依次通过各阶段,以保持系统的稳定运行。

吞吐量与延迟权衡:

    流水线化显著提升了系统的吞吐量,即单位时间内处理的任务数(或指令数)。然而,由于每个任务必须依次经过所有阶段,单个任务的完成时间可能会略有增加,特别是在存在数据相关性导致流水线阻塞的情况下。

深入理解计算机系统:流水线的原理-LMLPHP

 待

04-16 13:13