KỸ THUẬT ỐNG DẪN (PIPELINE)

Đây là một kỹ thuật cho phép các giai đoạn khác nhau của nhiều lệnh thực thi đồng thời.

Ví dụ: chúng tôi có các đơn đặt hàng thông thường, mỗi đơn đặt hàng được thực hiện cùng một lúc. Giả sử rằng mỗi lệnh được thực hiện trong 5 giai đoạn, mỗi giai đoạn được thực hiện trong 1 chu kỳ xung nhịp. Các giai đoạn thực hiện một lệnh là: tìm nạp (if: lệnh tìm nạp), giải mã (id: giải mã lệnh), thực thi (ví dụ: thực thi), truy cập bộ nhớ (mem: truy cập bộ nhớ) và lưu trữ kết quả (rs: result store) .

Bạn Đang Xem: KỸ THUẬT ỐNG DẪN (PIPELINE)

Xem Thêm : Tìm hiểu về ngày tam tang để biết ngày tam tang là tốt hay ngày xấu?

Hình iii.4 cho thấy rằng bộ xử lý có thể thực hiện một lệnh trong một chu kỳ đồng hồ (thường lệnh này thực hiện trong 5 chu kỳ).

Hình iii.4: Các giai đoạn khác nhau của việc thực hiện đồng thời nhiều lệnh

Xem Thêm : SƠN KIỀM DẦU NAIL VÀ LỢI ÍCH KHÔNG NGỜ ĐẾN

Xử lý đường ống lệnh chỉ thực hiện 5 lệnh trong 9 chu kỳ đồng hồ so với xử lý tuần tự truyền thống (5 lệnh được thực hiện trong 25 chu kỳ đồng hồ).

Do đó, công nghệ pipelining tăng tốc độ thực thi các lệnh. Nhưng pipelining có một số hạn chế:

• Một mạch được yêu cầu để thực hiện từng giai đoạn của lệnh vì tất cả các giai đoạn của lệnh được thực hiện đồng thời. Trong một bộ xử lý không pipelined, chúng ta có thể sử dụng toán tử alu để cập nhật thanh ghi pc, cập nhật địa chỉ của toán hạng bộ nhớ, địa chỉ của vị trí bộ nhớ mà chương trình cần chuyển đến, hoạt động trên toán hạng, vì những hoạt động này có thể xảy ra trong nhiều giai đoạn khác nhau.
• Phải có các thanh ghi riêng cho các thao tác đọc và ghi. Trong hình iii.4, trong một chu kỳ xung nhịp, chúng ta thấy cùng lúc 2 tác vụ đọc (id, mem) và 1 tác vụ ghi (rs).
• Trong một máy pipelined, đôi khi kết quả của một thao tác trước đó là toán hạng nguồn của một tác vụ khác. Vì vậy, chúng tôi sẽ đề cập thêm những khó khăn trong phần tiếp theo.
• Các hướng dẫn cần được giải mã để các toán hạng có thể được giải mã và đọc trong một chu kỳ đồng hồ duy nhất.
• Cần có một máy tính alu hợp lệ để thực hiện lệnh số học dài nhất trong vòng chưa đầy một chu kỳ đồng hồ và giữ.
• Cần có nhiều thanh ghi lệnh để giữ các lệnh mà chúng ta phải xem xét ở mỗi giai đoạn thực thi lệnh.
• Cuối cùng, phải có nhiều hơn một thanh ghi bộ đếm chương trình máy tính để tiếp tục các lệnh trong trường hợp ngắt.