Что такое конвейер процессора компьютера?

Конвейер ЦП — это последовательность этапов обработки в центральном процессоре компьютера (ЦП). Этапы обычно представляют собой выборку, декодирование, выполнение и обратную запись. Конвейер является фундаментальным элементом конструкции большинства процессоров, и его целью является повышение производительности. Разбивая обработку инструкций на отдельные этапы, ЦП может одновременно обрабатывать несколько инструкций. Это известно как параллелизм или параллельная обработка, и это может значительно повысить производительность. Однако это происходит за счет увеличения сложности и может привести к задержкам (известным как остановки конвейера), если инструкции необходимо выполнять не по порядку.

В этом посте мы объясним что такое конвейер процессора компьютера . Центральный процессор (сокращение от центрального процессора) — важная часть компьютера, функционирующая как мозг. И мы это уже знаем. Но чего мы можем не знать, так это методов, которые делают ЦП эффективным. Одной из таких техник является Конвейерная обработка . Если вы хотите знать что такое конвейерный процессор и как конвейерная обработка повышает производительность процессора тогда прочитайте этот пост.

Что такое конвейер процессора компьютера?

В компьютерных науках инструкция — это команда, отдаваемая программой центральному процессору. Он состоит из кода машинного языка, который ЦП понимает и выполняет. Например, |_+_| это инструкция, используемая для указания центральному процессору сохранять информацию в ОЗУ. Конвейерная обработка — это техника используется при разработке современных процессоров. Этот увеличивает общую пропускную способность команд (количество инструкций, выполняемых в секунду) путем разделения инструкций на подзадачи, которые процессор может обрабатывать параллельно.

звук в teamviewer не работает

Что такое конвейерный процессор?

Конвейерный ЦП работает по принципу конвейеризации, разбивая набор инструкций на несколько подзадач, где каждая подзадача выполняет одну операцию. Трубопровод имеет 2 конечные точки: вход и выход . Между этими концами аккумулируется несколько подзадач таким образом, что выход одной подзадачи соединяется со входом следующей подзадачи. Следовательно, конвейерный ЦП выполняет более одной подзадачи одновременно.

лучшее приложение Twitter для Windows 10

Читайте также: Объяснение типов топологии в компьютерной сети .

Как конвейеризация повышает производительность процессора?

Как правило, ЦП может сломать инструкцию в следующих случаях. 4 подзадачи (на очень базовом уровне):

• Приносить – извлекать инструкции из памяти.
• расшифровать - инструкции по расшифровке.
• Выполнить - выполнение инструкций.
• Писать – запись результата обратно в память.

Теперь предположим ЦП имеет специальный блок для выполнения каждой из этих подзадач. . Пока один блок выполняет подзадачу, остальные блоки ЦП будут простаивать, ничего не делая в это время. Конвейерная обработка использует преимущества этих простаивающих единиц, используя их для обработки других инструкций в очереди.

Давайте разберемся с этим на примере. Посмотрите на следующий рисунок:

конвертер видео в любое время

На рисунке выше показано, как набор из двух инструкций выполняется в среде ЦП без конвейерной обработки и в среде ЦП с конвейерной обработкой. Как видите, неконвейерному ЦП требуется 8 тактов для выполнения 2 инструкций, в то время как конвейерный ЦП выполняет тот же набор инструкций всего за 5 тактов.

При внимательном рассмотрении конвейерный ЦП использует свой блок Fetch для выполнения первой подзадачи второй инструкции, в то время как его блок Decode уже выполняет вторую подзадачу первой инструкции. Поэтому он использует второй блок одновременно с первым блоком, который в противном случае простаивал бы в неконвейерной среде.

Таким образом, увеличение скорости выполнения данного набора инструкций увеличивает скорость процессора. А вот как конвейерная обработка повышает эффективность процессора. Важно отметить здесь заключается в том, что конвейерная обработка не сокращает время, необходимое процессору для выполнения инструкции. Скорее, это увеличивает количество инструкций, которые ЦП может обрабатывать одновременно. Таким образом, увеличение количества подзадач на самом деле не означает, что конвейерный ЦП будет быстрее, чем неконвейерный ЦП. Фактически, неконвейерному ЦП может потребоваться меньше времени для выполнения одной инструкции, чем конвейерному ЦП, в зависимости от количества задействованных этапов конвейера (количества подзадач).

Я надеюсь, что приведенное выше объяснение проясняет, что такое конвейер ЦП компьютера. Если у вас есть какие-либо сомнения, поделитесь ими в разделе комментариев ниже.

словарь google firefox

Повышает ли конвейерная обработка производительность процессора?

Конвейерная архитектура увеличивает количество инструкций, обрабатываемых за цикл процессора. Увеличивая пропускную способность инструкций, он увеличивает общую производительность ЦП. Однако, если набор инструкций состоит из сложных инструкций (таких как инструкции ветвления), ЦП не будет знать заранее, где читать следующую инструкцию, и должен ждать, пока текущая инструкция не будет полностью выполнена. В таких случаях конвейерная архитектура может не обеспечивать эффективности ЦП.

Увеличивает ли конвейеризация время выполнения?

Конвейерная обработка увеличивает количество инструкций, выполняемых одновременно за каждый такт. Но это не обязательно увеличивает время, необходимое для выполнения одной инструкции. Например, конвейерная обработка не подходит для выполнения инструкций ветвления, которые переключают последовательное выполнение на другой путь. Эта дезорганизация может сломать конвейер или полностью очистить его, если не будут введены подходящие методы для решения проблем с ответвлениями.

Читать далее: Как ограничить использование ЦП для процесса в Windows .