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CPU流水线工作原理是什么(cpu流水线工作原理图)

cpu流水线工作原理?

CPU指令流水线

一. 流水线

流水线
(1)流水线:
指令从取值到真正执行的过程划分成多个小步骤,cpu真正开始执行指令序列时,一步压一步的执行,减少其等待时间。
(2)流水线级数越多,工作效率越高。intel处理器的流水线级数远超过嵌入式cpu的流水线级数
(3)流水线的效率:
a. 并非指令每一步的操作时间都是等长的。长节拍的步骤会导致流水线效率下降(短节拍的步骤要等待长节拍的步骤执行完毕)

下英特尔的超长流水线是什么意思?

一般说来,制程工艺确定以后,流水线级数越多,越有利于提升主频。在更高的主频下,完成一条指令的时间当然就短。也就是说,增加流水线级数是为了提升主频,进而缩短完成指令的时间。

但是,如果仅仅增加流水线级数却不提高频率,是无法缩短指令周期的。

物极必反,如果流水线级数太多,就会增加运算的中途出错率,一旦出错就必须返工重算,这样反而降低了CPU的运算性能。

奔腾4采用的就是超长流水线,为了提高主频,英特尔把北木核心的20几级流水线增加到Prescott核心的31级,虽然主频可以提高到4GHz,但性能却被AMD的短流水线的K8架构速龙64虐的满地找牙,不得不在酷睿2架构中重新采用了短流水线。CPU性能无非就两种。一种是频率。一种是晶体管数量。而现在频率难提升。所以只能从晶体管数量上想办法了。所以就出现了双核多核。

单核心因为制造工艺问题只能在一定功耗下集成一定数量的晶体管要是再多那么成品率就会降低。所以才生产多个单核然后再集成在一起。

而晶体管数量到一定程度必然功耗也到一定程度。所以为了控制功耗又能保证晶体管数量所以从制造工艺上改进了。

工艺越先进可以在一定功耗下集成的晶体管越多成品率越高。

晶体管大小直接影响功耗。做的越小功耗越低。但是功耗都是在一定限制范围内的。

cpu流水线分级的常见问题与解决方法?

一般说来,同等制程工艺的条件下,CPU的流水线级数越多,每一级电路设计的就越简单,就越容易工作在更高的频率下。 即:流水线级数越多,主频越高。

物极必反,流水线级数多虽然有利于提高主频并提升性能,但流水线复杂的同时也增加了运算过程中出错的概率。 因此长流水线的CPU,实际性能反而受到很大的制约和影响。

于是出现了短流水线的AMD速龙64可以依靠较低的主频狂虐高主频的奔4E、奔腾D系列。

比如,Netburst架构奔腾4时代,一开始的北木核心奔4,只有20多级流水线,相应的最高主频只能达到3.2GHz,就是经典的P4 3.2c GHz。

那个时候,英特尔进入了一个误区,以为提升CPU性能提高主频就可以了。

为了继续提升主频,英特尔推出了Prescott核心的奔4,流水线级数增加到了丧心病狂的31级。 相应的主频也提升到了3.8GHz。 但在65nm工艺的条件下,3.8GHz大概是极限了,想风冷超越4GHz是几乎不可能的。 于是有了英特尔CEO贝瑞特的惊人一跪,为自家产品达不到4GHz而向用户公开道歉。

索性英特尔又回到了短流水线的正确道路,重拾高效的P6架构,加以改进推出了酷睿架构,开启了长达十余年的辉煌。

什么是cpu流水线?cell有几级流水线?分别是那些?

流水线是Intel首次在486芯片中开始使用的。

流水线的工作方式就象工业生产上的装配流水线。在CPU中由5—6个不同功能的电路单元组成一条指令处理流水线,然后将一条X86指令分成5—6步后再由这些电路单元分别执行,这样就能实现在一个CPU时钟周期完成一条指令,因此提高CPU的运算速度。经典奔腾每条整数流水线都分为四级流水,即指令预取、译码、执行、写回结果,浮点流水又分为八级流水。Cell的PPE整数流水线深度为21级

cpu流水线的优点与缺点?

1、流水线生产的主要优点是能使产品的生产过程较好地符合连续性、平行性、比例性以及均衡性的要求。它的生产率高,能及时地提供市场大量需求的产品。加速资金周转,降低生产成本。

2、生产流水线的缺点是工作的人会很觉得很乏味。