Conducte computerizate
Conducta computerelor a fost introdusă pentru prima dată de Intel în cip 486. Modul în care funcționează o conductă este analog cu o linie de asamblare industrială. În cadrul CPU, o serie de unități de circuit cu funcții distincte formează o conductă de procesare a instrucțiunilor; o instrucțiune x86 este împărțită în cinci sau șase pași, care sunt apoi executați secvențial de aceste unități. Acest lucru permite finalizarea unei instrucțiuni într-un singur ciclu de ceas al procesorului, crescând astfel viteza de procesare a procesorului. În procesorul clasic Pentium, fiecare conductă de numere întregi constă din patru etape-preluare, decodare, executare și scriere-înapoi-instrucțiunilor-înapoi, în timp ce pipeline-în virgulă mobilă cuprinde opt etape.
Pipeliningul este o tehnologie cheie utilizată pe scară largă în microprocesoare (CPU). Descrie metoda prin care instrucțiunile sunt executate în CPU; pentru a înțelege pipelineing, trebuie mai întâi să înțelegeți instrucțiunile și procesul de execuție a acestora.
Instrucțiuni de calculator
O instrucțiune de calculator este un set specific de date binare care îi spune procesorului ce trebuie să facă. Dacă procesorul este asemănat cu o fabrică de producție, o instrucțiune este asemănătoare cu o comandă a clientului; declanșează o serie de acțiuni în „fabrica” procesorului, producând în cele din urmă un rezultat de calcul-produsul finit. Cum funcționează de fapt acest lucru? În primul rând, trebuie să existe un departament care să primească comenzi-unitatea de preluare a instrucțiunilor CPU; în al doilea rând, trebuie să existe un atelier pentru a îndeplini comenzile-unitatea de execuție a instrucțiunilor CPU. Într-o fabrică, producția unui articol este împărțită în mai multe etape de fabricație; în mod similar, o instrucțiune este convertită într-o serie de micro-operații corespunzătoare în interiorul CPU. Completarea acestor micro-operații în secvență constituie execuția întregii instrucțiuni.
Executarea instrucțiunilor
În procesoarele-inferioare, execuția instrucțiunilor este în serie; Pur și simplu, o instrucțiune este finalizată înainte de a începe următoarea. Aceasta este la fel ca fabrica menționată la începuturile sale, constând doar dintr-un mic atelier și un singur proprietar care lucrează singur: la primirea unei comenzi, ar fi ocupat pe deplin cu îndeplinirea primei comenzi și nu poate accepta o a doua. Ciclul de primire și finalizare a comenzilor-sau de preluare și executare a instrucțiunilor-este astfel un proces în serie. Mai târziu, șeful a descoperit că preluarea comenzilor nu necesită mult timp. Cu ajutorul unui asistent, cei doi puteau lucra independent; acest lucru i-a permis șefului să accepte o nouă comandă în timp ce termina simultan produsele pentru cea anterioară. În ceea ce privește arhitectura CPU, aceasta corespunde separării unității de-preluare a instrucțiunilor de unitatea de-execuție a instrucțiunilor. În consecință, CPU poate prelua următoarea instrucțiune în paralel în timp ce o execută pe cea curentă. Acesta a reprezentat un salt calitativ în tehnologia CPU, trecând operațiunile de la procesarea în serie la procesarea paralelă și stabilirea prototipului conductei de instrucțiuni.
Odată ce CPU-ul a finalizat pasul menționat mai sus, provocarea rămasă constă în îmbunătățirea capacităților de procesare paralelă. Inspirându-se din liniile de asamblare din fabrică, proiectanții CPU au împărțit execuția unei singure instrucțiuni în mai multe etape distincte-sau „micro-instrucțiuni”-, reducând astfel în mod semnificativ complexitatea instrucțiunilor, simplificând designul logic și sporind viteza. În procesoarele care utilizează tehnologia pipelining, de îndată ce o instrucțiune își termină prima „etapă”, următoarea instrucțiune intră imediat în conductă pentru a începe execuția. În mod clar, această abordare de pipelining necesită mai multe unități de execuție-o caracteristică implementată în x86 cipuri.
