第一节 流水线工作原理

　　流水工作方式：将一个计算任务细分成若干个子任务，每个子任务由专门的部件处理，多个计算任务依次进行并行处理。

　　

　　一、流水线的分类

　　操作部件级，指令级，处理器级

　　单功能，多功能

　　静态，动态

　　线性，非线性

　　标量，向量

　　二、流水线的性能

　　1. 吞吐率：单位时间内流水线能处理的任务数量。

　　对于线性流水线： Dt=max{t1,…,ti,…,tm}+tl

　　时空图：

　　

　　最大吞吐率：流水线达到不间断流水的稳定状态后可获得的吞吐率。

　　

　　流水线瓶颈的解决：

　　

　　

　　对于线性流水线，完成n个任务所需时间为T=mDt+(n-1)Dt，实际吞吐率为：

　　

　　2. 加速比：流水方式的工作速度与等效的顺序工作方式时间的比值。

　　对于线性流水线：

　　

　　3. 使用效率：工作时间的时空区与流水线中各段总的时空区之比。

　　

　　退耦流水线

　　

　　三、流水线的相关处理

　　三种相关性：

　　1. 资源相关(结构相关)

　　解决方法：增加资源

　　2. 数据相关(RAW、WAR、WAW)

　　解决方法：停顿、编译检测、旁路相关专用通路

　　3. 控制相关。

　　解决方法：提前判断、转移延迟槽等

　　四、流水线的调度

　　非线性流水线的调度方法

　　预约表

　　表8-1 非线性流水线预约表

　　

　　禁止表

　　F = {1, 5, 6, 8}

　　冲突向量

　　C = 10110001

　　调度状态转换图

　　

　　调度方案比较

　　表8-2 各种调度方案的平均间隔拍数