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指令管線化
鎖定
而CPU是由內部的邏輯門與正反器組成。當受到時脈觸發時,正反器得到新的數值,並且邏輯門需要一段時間來解析出新的數值,而當受到下一個時脈觸發時正反器又得到新的數值,以此類推。而藉由邏輯門分散成很多小區塊,再讓正反器鏈接這些小區塊組,使邏輯門輸出正確數值的時間延遲得以減少,這樣一來就可以減少指令執行所需要的週期。
舉例來説,典型的RISC管線被分解成五個階段,每個階段之間使用正反器鏈接。
1.讀取指令
3.執行
4.內存存取
5.寫回暫存器
危害:當一名程序員(或者組合者/編譯者)編寫組合代碼(或者彙編碼)時,他們會假定每個指令是循序執行的。而這個假設會使管線化無效。當此現象發生後程式會表現的不正常,而此現象就是危害。不過目前有提供幾種技術來解決這些危害像是轉發與延遲等。
未管線化的架構產生的效率低,因為有些CPU的模組在其他模組執行時是閒置的。管線化雖並不會完全消除CPU的閒置時間,但是能夠讓這些模組並行運作而大幅提升程式執行的效率。
管線在處理器的內部被組織成層級,各個層級的管線能半獨立地單獨運作。每一個層級都被管理並且鏈接到一條“鏈“,因而每個層級的輸出被送到其它層級直至任務完成。處理器的這種組織方式能使總體的處理時間顯著縮短。
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