流水线技术（重要）

• 基本概念

• 流水线-流水线计算

• 例题：若指令流水线把一条指令分为取值、分析和执行三部分，且三部分的时间分别是取值2ns，分析2ns，执行1ns。那么流水线周期是多少？100条指令全部执行完毕需要的时间是多少？

• • 流水线周期位执行时间最长的一段，为2ns
  • 100条指令的全部执行完毕需要的时间为2+2+1+2 * 99 = 203；而实际的为（3+99）* 2 = 204；这两个答案没有一定的，但是大概率是理论公式；

• 流水线-流水线吞吐率计算

• • 流水线的吞吐率（Though Put rate，TP）是指在单位时间内流水线所完成的任务数量或输出的结果数量。计算流水线吞吐率的最基本的公式如下：

• • 流水线最大吞吐率：

以上面的例题为例：TP=100/ 203; TPmax = 1/Δ t；

• 流水线-流水线的加速比

• • 完成同样一批任务，不适用流水线所用的时间 与使用流水线所用的时间之比称为流水线的加速比。计算流水线加速比的基本公式如下：

同样是上面的例题为例：S= 500/203；加速比是越高越好。

• 流水线-流水线的效率

• • 流水线的效率是指流水线的设备利用率，在时空图上，流水线的效率定义为n个任务占用的时空区与k个流水段总的时空区之比。

E = （Δt + Δ tΔ + Δt + 3Δt） * 4 / (15Δt * 4 )