Een CPU-pijplijn is een reeks verwerkingsfasen in de centrale verwerkingseenheid (CPU) van een computer. De fasen zijn meestal ophalen, decoderen, uitvoeren en terugschrijven. De pijplijn is een fundamenteel ontwerpelement van de meeste CPU's en heeft tot doel de prestaties te verbeteren. Door de verwerking van instructies op te splitsen in afzonderlijke fasen, kan de CPU meerdere instructies tegelijkertijd verwerken. Dit staat bekend als parallellisme of parallelle verwerking en kan een aanzienlijke prestatieverbetering opleveren. Dit gaat echter ten koste van een grotere complexiteit en kan leiden tot vertragingen (bekend als pijplijnstallingen) als instructies niet in de juiste volgorde moeten worden uitgevoerd.
In dit bericht leggen we het uit wat is een computerprocessorpijplijn . De centrale verwerkingseenheid (afkorting van centrale verwerkingseenheid) is een belangrijk onderdeel van de computer en functioneert als het brein. En we weten het al. Maar wat we misschien niet weten, zijn de technieken die de CPU efficiënt maken. Een van deze technieken is Pijpleidingen . Als je het wilt weten wat is pijplijn-cpu en hoe pijplijning de cpu-prestaties verbetert lees dan dit bericht.
Wat is een computer-CPU-pijplijn?
In de informatica is een instructie een opdracht die door een programma aan de centrale processor wordt gegeven. Het bestaat uit machinetaalcode die de CPU begrijpt en uitvoert. Bijvoorbeeld |_+_| is een instructie die wordt gebruikt om de CPU te vertellen om informatie in RAM op te slaan. Pipelining is een techniek gebruikt bij de ontwikkeling van moderne processors. Dit verhoogt de algehele doorvoer van opdrachten (aantal uitgevoerde instructies per seconde) door de instructies op te delen in subtaken die de CPU parallel kan verwerken.
teamviewer-audio werkt niet
Wat is een pijplijnprocessor?
Een pijplijn-CPU werkt volgens het principe van pipelining, waarbij een set instructies wordt opgedeeld in een aantal subtaken, waarbij elke subtaak één bewerking uitvoert. De pijpleiding heeft 2 eindpunten: binnenkomst en vertrek . Tussen deze uiteinden worden meerdere deeltaken gestapeld, zodanig dat de uitvoer van de ene deeltaak wordt verbonden met de invoer van de volgende deeltaak. Daarom voert de pijplijn-CPU meer dan één subtaak tegelijkertijd uit.
beste twitter-app voor Windows 10
Lees ook: Uitleg van topologietypen in een computernetwerk .
Hoe verbetert pipelining de processorprestaties?
Over het algemeen kan de CPU in de volgende gevallen een instructie breken. 4 deeltaken (op een heel basaal niveau):
- Brengen - haal instructies uit het geheugen.
- ontcijferen - decoderingsinstructies.
- Vervullen - uitvoering van instructies.
- Schrijven – het resultaat terugschrijven naar het geheugen.
Stel nu De CPU heeft een speciaal blok om elk van deze subtaken uit te voeren. . Terwijl één blok een subtaak uitvoert, zijn de rest van de CPU-blokken inactief en doen ze gedurende die tijd niets. Pipelining maakt gebruik van deze inactieve eenheden door ze te gebruiken om andere instructies in de wachtrij te verwerken.
Laten we dit begrijpen met een voorbeeld. Kijk naar de volgende figuur:
altijd video-omzetter
De afbeelding hierboven laat zien hoe een set van twee instructies wordt uitgevoerd in een niet-gepipelinede CPU-omgeving en in een gepijplijnde CPU-omgeving. Zoals u kunt zien, heeft een niet-gepijplijnde CPU 8 cycli nodig om 2 instructies uit te voeren, terwijl een gepijplijnde CPU dezelfde reeks instructies in slechts 5 cycli uitvoert.
Als je goed kijkt, gebruikt de pijplijn-CPU zijn Fetch-blok om de eerste subtaak van de tweede instructie uit te voeren, terwijl zijn Decode-blok al bezig is met het uitvoeren van de tweede subtaak van de eerste instructie. Daarom gebruikt het het tweede blok tegelijkertijd met het eerste blok, dat anders inactief zou zijn in een niet-pijplijnomgeving.
Het verhogen van de uitvoeringssnelheid van een bepaalde set instructies verhoogt daarom de snelheid van de processor. En hier is hoe pipelining de efficiëntie van de processor verbetert. Belangrijk om hier op te merken is dat pipelining de tijd die de processor nodig heeft om een instructie uit te voeren niet vermindert. Integendeel, het verhoogt het aantal instructies dat de CPU tegelijkertijd kan verwerken. Dus het verhogen van het aantal subtaken betekent niet echt dat een pijplijn-CPU sneller zal zijn dan een niet-pijplijn-CPU. In feite kan een CPU zonder pijplijn minder tijd nodig hebben om een enkele instructie uit te voeren dan een CPU met pijplijn, afhankelijk van het aantal betrokken pijplijnfasen (aantal subtaken).
Ik hoop dat de bovenstaande uitleg duidelijk maakt wat de CPU-pijplijn van een computer is. Als u twijfels heeft, kunt u deze delen in de opmerkingen hieronder.
google woordenboek firefox
Verbetert pipelining de processorprestaties?
Pijplijnarchitectuur verhoogt het aantal verwerkte instructies per processorcyclus. Door de doorvoer van instructies te vergroten, worden de algehele prestaties van de CPU verhoogd. Als de instructieset echter bestaat uit complexe instructies (zoals branch-instructies), weet de CPU niet van tevoren waar de volgende instructie moet worden gelezen en moet hij wachten tot de huidige instructie volledig is uitgevoerd. In dergelijke gevallen biedt de pijplijnarchitectuur mogelijk geen CPU-efficiëntie.
Verlengt pipelining de uitvoeringstijd?
Pipelining verhoogt het aantal instructies dat tegelijkertijd in elke klokcyclus wordt uitgevoerd. Maar dit verlengt niet noodzakelijkerwijs de tijd die nodig is om een enkele instructie uit te voeren. Pipelining is bijvoorbeeld niet geschikt voor het uitvoeren van vertakkingsinstructies, die sequentiële uitvoering naar een ander pad omleiden. Deze desorganisatie kan de pijplijn breken of volledig opruimen, tenzij geschikte methoden worden geïntroduceerd om problemen met filialen op te lossen.
Lees verder: Hoe CPU-gebruik voor een proces in Windows te beperken .
