計算機解疑補漏之理解流水線的幾點要義

流水線的幾點注意

關於流水線的時鐘頻率、時鐘週期

流水線的總體效率取決於最耽誤事的那個結點，即流水線級數中最長延遲那個。(由於流水線是先後順序傳遞的)

• 時鐘週期：就是剛纔說的那個最慢的那個級，即：最長延遲。
• 時鐘頻率；時鐘週期的倒數，即：單位時間內的週期數。主頻的計算就來源於此。

超級流水線與超標量流水線

之因此會有超級流水線，就是由於有多級流水線中最耽誤事的結點存在，因此將這個結點細分。由於這是這是影響全局的關鍵因素，但並非說越細分就越越好，細分是有成本的，增長流水線寄存器也是要有延遲的。因此當增長的流水線延遲大於細分分開的延遲，那就得不償失了。

• 超級流水線：增長流水線的級數（深度），目的是下降時鐘週期，從而提高時鐘頻率。（有好處才這麼作）
• 超標量流水線：這是相對於標量而言的，標量流水線：就是正常的一條，而超標量能夠是兩條以上。即利用空間並行性來節省時間。

補充：現代的多核處理器的每一個核一般都是超標量處理器，可是超標量處理器不等於多核處理器（CPU）。

區分流水線的三種冒險

一共三種冒險，分別是數據冒險、結構冒險、控制冒險，能夠直接從其名字加以區分，可是理解不到位，容易混淆。

• 數據冒險：與數據有關，數據的產生與ALU有關，因此，這裏的冒險是指，ALU計算出數據尚未回寫時就要被用到，那正常狀況必定是用不到的。（不過有解決方法：數據前遞，但也不是徹底解決，好比正在進行ALU計算時就要這個數據，那也是得不到的）

• 結構冒險：與結構有關，好比指令和數據放在了同一個存儲器，由於一次容許一個指令讀，因此要冒險；還有讀寄存器和寫寄存器同時發生，又是發生爭搶，要冒險。

• 控制冒險：控制去哪唄，好比一個分支指令，還不清楚下一步要去哪的時候，執行緊隨它以後的指令是很懸的，因此又要冒險了。