Проект "Конвейерная обработка команд"

Конвейерная обработка команд

При отсутствии конвейера процессор выполняет программу, по очереди выбирая из памяти и активизируя ее команды.

Процесс обработки команды может быть разбит, например, на следующие шаги (этапы): выборка- чтение команды из памяти, декодирование, формирование адресов и выборка операндов, выполнение заданной в команде операции, запись результата.

Каждый из этих этапов называется микрокомандой. Каждая операция требует для своего выполнения времени, рав­ного такту генератора процессора. Все этапы команды задействуются только один раз и всегда в одном и том же порядке: одна за другой. Это, в частности, означает, что если первая микрокоманда выполнила свою работу и передала результаты второй, то для выполнения текущей команды она боль­ше не понадобится, и, следовательно, может приступить к выполне­нию следующей команды.

Конвейеризация осуществляет многопоточную параллельную об­работку команд, так что в каждый момент одна из команд считывает­ся, другая декодируется и т. д., и всего в обработке одновременно на­ходится пять команд. Таким образом, на выходе конвейера на каждом такте процессора появляется результат обработки одной команды (одна команда в один такт). Первая инструкция может считаться вы­полненной, когда завершат работу все пять микрокоманд.

Такая технология обработки команд носит название конвейерной обработки. Каждая часть устройства называется ступенью конвейера, а общее число ступеней — длиной линии конвейера.

С ростом числа линий конвейера и увеличением числа ступеней на линии увеличивается пропускная способность процес­сора при неизменной тактовой частоте. Процессоры с несколькими линиями конвейера получили название суперскалярных. Pentium — первый суперскалярный процессор intel. Здесь две линии, что по­зволяет ему при одинаковых частотах быть вдвое производительней i80486, выполняя сразу две инструкции за такт.

Во многих вычислительных системах, наряду с конвейером ко­манд, используются конвейеры данных.