Počítačové potrubie
Počítačový pipelining bol prvýkrát predstavený spoločnosťou Intel v 486 čipe. Spôsob, akým funguje potrubie, je analogický s priemyselnou montážnou linkou. V rámci CPU séria obvodových jednotiek s odlišnými funkciami tvorí potrubie spracovania inštrukcií; inštrukcia x86 je rozdelená do piatich alebo šiestich krokov, ktoré potom tieto jednotky vykonávajú postupne. To umožňuje dokončenie inštrukcie v rámci jedného hodinového cyklu CPU, čím sa zvyšuje rýchlosť spracovania CPU. V klasickom procesore Pentium pozostáva každý reťazec celých čísel zo štyroch etáp-predbežného načítania, dekódovania, vykonania a zápisu-spätného-zápisu, zatiaľ čo reťazec s pohyblivou desatinnou čiarkou obsahuje osem stupňov.
Pipelining je kľúčová technológia široko používaná v mikroprocesoroch (CPU). Opisuje metódu, ktorou sú inštrukcie vykonávané v CPU; Aby sme pochopili pipelining, musíme najprv pochopiť inštrukcie a proces ich vykonávania.
Počítačové pokyny
Počítačová inštrukcia je špecifická množina binárnych dát, ktorá hovorí CPU, čo má robiť. Ak je CPU prirovnané k výrobnému závodu, inštrukcia je podobná objednávke zákazníka; spúšťa sériu akcií v rámci „továrne na CPU“ a v konečnom dôsledku vedie k výpočtovému-výsledku hotového produktu. Ako to vlastne funguje? Po prvé, musí existovať oddelenie, ktoré bude prijímať objednávky-jednotky na získanie inštrukcií CPU; po druhé, musí existovať dielňa na plnenie príkazov-jednotky na vykonávanie inštrukcií CPU. V továrni je výroba položky rozdelená do viacerých výrobných krokov; podobne je inštrukcia konvertovaná na sériu zodpovedajúcich mikro-operácií v rámci CPU. Dokončenie týchto mikro-operácií v poradí predstavuje vykonanie celej inštrukcie.
Vykonanie pokynov
V procesoroch nižšej kategórie{0} je vykonávanie pokynov sériové; jednoducho povedané, jedna inštrukcia je dokončená skôr, ako začne ďalšia. Je to ako spomínaná továreň v jej začiatkoch, ktorá pozostáva len z malej dielne a jediného majiteľa, ktorý pracuje sám: po prijatí objednávky by bol plne zamestnaný splnením prvej objednávky a nemohol by prijať druhú. Cyklus prijímania a dokončovania objednávok-alebo načítavania a vykonávania pokynov-je teda sériový proces. Neskôr šéf zistil, že prijímanie objednávok si nevyžaduje veľa času. S pomocou asistenta mohli títo dvaja pracovať samostatne; to umožnilo šéfovi prijať novú objednávku a súčasne dokončiť produkty pre predchádzajúcu. Z hľadiska architektúry CPU to zodpovedá oddeleniu jednotky na -načítanie inštrukcií od jednotky vykonávania- pokynov. V dôsledku toho môže CPU získať ďalšiu inštrukciu paralelne pri vykonávaní aktuálnej. To predstavovalo kvalitatívny skok v technológii CPU, presun operácií zo sériového na paralelné spracovanie a vytvorenie prototypu inštrukčného potrubia.
Keď CPU dokončí vyššie uvedený krok, zostávajúca výzva spočíva vo zvyšovaní možností paralelného spracovania. Konštruktéri procesorov, ktorí sa inšpirovali výrobnými montážnymi linkami, rozdelili vykonávanie jednej inštrukcie do viacerých odlišných etáp-alebo „mikro{2}}inštrukcií“-, čím sa výrazne znížila zložitosť pokynov, zjednodušila sa logika a zvýšila sa rýchlosť. V procesoroch využívajúcich technológiu zreťazenia, hneď ako jedna inštrukcia dokončí svoju prvú „fázu“, ďalšia inštrukcia okamžite vstúpi do potrubia, aby sa začala vykonávať. Je jasné, že tento postupný prístup vyžaduje viacero spúšťacích jednotiek-funkcia implementovaná v x86 čipoch.
