Potrubie CPU je séria fáz spracovania v centrálnej procesorovej jednotke počítača (CPU). Fázy sú zvyčajne načítanie, dekódovanie, spustenie a spätný zápis. Potrubie je základným konštrukčným prvkom väčšiny CPU a jeho účelom je zlepšiť výkon. Rozdelením spracovania inštrukcií do samostatných etáp môže CPU zachovať spracovanie viacerých inštrukcií súčasne. Toto je známe ako paralelizmus alebo paralelné spracovanie a môže to znamenať výrazné zvýšenie výkonu. Je to však za cenu zvýšenej zložitosti a môže spôsobiť oneskorenia (známe ako „zastavenie potrubia“), ak je potrebné vykonať pokyny mimo poradia.
V tomto príspevku vysvetlíme čo je potrubie počítačového procesora . Centrálna procesorová jednotka (skratka pre centrálnu procesorovú jednotku) je dôležitou súčasťou počítača, funguje ako mozog. A my to už vieme. Čo však možno nevieme, sú techniky, vďaka ktorým je CPU efektívny. Jednou z týchto techník je Potrubné vedenie . Ak chcete vedieť čo je zreťazený cpu a ako zreťazenie zlepšuje výkon cpu potom si prečítaj tento príspevok.
Čo je to potrubie CPU počítača?
Inštrukcia je v informatike príkaz zadaný programom centrálnemu procesoru. Pozostáva z kódu strojového jazyka, ktorému CPU rozumie a ktorý vykonáva. Napríklad |_+_| je inštrukcia, ktorá hovorí CPU, aby uložil informácie do pamäte RAM. Pipelining je technika používané pri vývoji moderných procesorov. Toto zvyšuje celkovú priepustnosť príkazov (počet inštrukcií vykonaných za sekundu) rozdelením inštrukcií na podúlohy, ktoré môže CPU spracovávať paralelne.
zvuk teamvieweru nefunguje
Čo je to pipeline procesor?
Reťazový procesor funguje na princípe zreťazenia, pričom rozdeľuje sadu inštrukcií na množstvo čiastkových úloh, pričom každá čiastková úloha vykonáva jednu operáciu. Potrubie má 2 koncové body: vstup a výstup . Medzi týmito koncami je nahromadených niekoľko podúloh tak, že výstup jednej podúlohy je spojený so vstupom ďalšej podúlohy. Preto zreťazený CPU vykonáva viac ako jednu podúlohu súčasne.
najlepšia twitter aplikácia pre Windows 10
Prečítajte si tiež: Vysvetlenie typov topológie v počítačovej sieti .
Ako pipeline zlepšuje výkon procesora?
Vo všeobecnosti môže CPU prerušiť inštrukciu v nasledujúcich prípadoch. 4 čiastkové úlohy (na úplne základnej úrovni):
- Prineste – načítať inštrukcie z pamäte.
- dešifrovať - pokyny na dekódovanie.
- Splniť - vykonávanie pokynov.
- Napíšte – zápis výsledku späť do pamäte.
Teraz predpokladajme CPU má vyhradený blok na vykonávanie každej z týchto čiastkových úloh. . Kým jeden blok vykonáva podúlohu, ostatné bloky CPU budú nečinné a počas tohto času nerobia nič. Pipelining využíva tieto nečinné jednotky tým, že ich používa na spracovanie iných inštrukcií vo fronte.
Pochopme to na príklade. Pozrite sa na nasledujúci obrázok:
otvorený zdroj camstudio
Vyššie uvedený obrázok ukazuje, ako sa vykonáva sada dvoch inštrukcií v nezreťazovanom prostredí CPU a v zreťazovanom prostredí CPU. Ako vidíte, nezreťazený CPU potrebuje 8 cyklov na vykonanie 2 inštrukcií, zatiaľ čo zreťazený CPU vykoná rovnakú sadu inštrukcií len za 5 cyklov.
Pri bližšom pohľade zreťazený CPU používa svoj blok Fetch na vykonanie prvej čiastkovej úlohy druhej inštrukcie, zatiaľ čo jeho blok Decode už vykonáva druhú čiastkovú úlohu prvej inštrukcie. Preto využíva druhý blok súčasne s prvým blokom, ktorý by bol inak nečinný v nezreťazovanom prostredí.
Zvýšenie rýchlosti vykonávania danej sady inštrukcií preto zvyšuje rýchlosť procesora. A tu je návod, ako pipelining zlepšuje efektivitu procesora. Tu je dôležité poznamenať je, že zreťazenie neskracuje čas, ktorý procesor potrebuje na vykonanie inštrukcie. Skôr zvyšuje počet inštrukcií, ktoré môže CPU spracovať súčasne. Takže zvýšenie počtu čiastkových úloh v skutočnosti neznamená, že zreťazený CPU bude rýchlejší ako nezreťazený CPU. V skutočnosti môže nezreťazovanému CPU trvať menej času na vykonanie jednej inštrukcie ako zreťazenému CPU, v závislosti od počtu zahrnutých zreťazených stupňov (počet čiastkových úloh).
Dúfam, že z vyššie uvedeného vysvetlenia je jasné, čo je potrubie CPU počítača. Ak máte nejaké pochybnosti, podeľte sa o ne v sekcii komentárov nižšie.
chyba 0x80073701
Zlepšuje pipeline výkon procesora?
Architektúra potrubia zvyšuje počet inštrukcií spracovaných za cyklus procesora. Zvyšovaním priepustnosti inštrukcií zvyšuje celkový výkon CPU. Ak sa však inštrukčná sada skladá zo zložitých inštrukcií (ako sú inštrukcie vetvenia), CPU nebude vopred vedieť, kde má čítať ďalšiu inštrukciu a musí počkať, kým sa aktuálna inštrukcia úplne nevykoná. V takýchto prípadoch nemusí zreťazená architektúra poskytovať efektivitu CPU.
Zvyšuje pipeline čas vykonávania?
Pipelining zvyšuje počet inštrukcií vykonávaných súčasne v každom hodinovom cykle. To však nevyhnutne nezvyšuje čas potrebný na vykonanie jednej inštrukcie. Pipelining napríklad nie je vhodný na vykonávanie inštrukcií vetvenia, ktoré odvádza sekvenčné vykonávanie na inú cestu. Táto dezorganizácia môže prerušiť potrubie alebo ho úplne vyčistiť, pokiaľ sa nezavedú vhodné metódy na riešenie problémov s odbočkami.
Čítaj viac: Ako obmedziť využitie procesora pre proces v systéme Windows .
