KỸ THUẬT ỐNG DẪN (PIPELINE) – VOER
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) .
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 nhiều lệnh được thi hành cùng một lúc
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 và hoạt động trên toán hạng, bởi vì các hoạt động này có thể xảy ra trong các 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 có 2 thao tác đọc (id, mem) và 1 thao tác ghi (rs) đồng thời.
- Trong quy trình của máy kỹ thuật, đôi khi kết quả của một nhiệm vụ 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.
- Cần có các hướng dẫn đơn giản để giải mã và đọc các toán hạng trong một chu kỳ xung nhịp.
- Yêu cầu một trình xử lý hiệu quả alu có khả năng thực hiện lệnh số học dài nhất trong một chu kỳ và giữ khoảng dừng trong ít hơn một chu kỳ đồng hồ.
- Yêu cầu nhiều thanh ghi lệnh để lưu giữ. Các hướng dẫn mà chúng ta phải xem xét ở mỗi giai đoạn thực hiện lệnh.
- Cuối cùng phải có nhiều thanh ghi bộ đếm chương trình máy tính để giữ các lệnh có thể được tiếp tục trong trường hợp ngắt.
li>
