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小型流水線技術性能指標有哪幾個參數決定?

文章出處:公司動態 責任編輯:東莞市欣展自動化有限公司 發表時間:2022-05-13
  ?小型流水線,又稱裝配線,工業上的一種生產方式,指每一個生產單位只專注處理某一個片段的工作,以提高工作效率及產量。小型流水線技術是指在程序執行時多條指令重疊進行操作的一種準并行處理實現技術。
?小型流水線
衡量一種流水線處理方式的性能高低的書面數據主要由吞吐率、效率和加速比這三個參數來決定。

吞吐率

指的是計算機中的流水線在特定的時間內可以處理的任務或輸出數據的結果的數量。流水線的吞吐率可以進一步分為最大吞吐率和實際吞吐率。它們主要和流水段的處理時間、緩存寄存器的延遲時間有關,流水段的處理時間越長,緩存寄存器的延遲時間越大,那么,這條流水線的吞吐量就越小。因為,在線性流水線中,最大吞吐率Tpmax=流水線時鐘周期△T=1/max(T1,...Ti,..Tm)+T1/1,而其中,m是流水線的段數,i是特定過程段執行時間。如果,一條流水線的段數越多,過程執行時間越長,那么,這條流水線的理論吞吐率就越小。

由此,要對于流水線的瓶頸部分的處理主要在于減少流水段的處理時間。實現的方法一般有兩種:

1、把瓶頸部分的流水線分拆,以便任務可以充分流水處理。流水段的處理時間過長,一般是由于任務堵塞造成的,而任務的堵塞會導致流水線不能在同一個時鐘周期內啟動另一個操作,可以把流水段劃分,在各小流水段中間設置緩存寄存器,緩沖上一個流水段的任務,使流水線充分流水。假如X流水段的處理時間為3T,可以把X流水段再細分成3小段,這樣,每小段的功能相同,但是處理時間已經變成3T/3=T了。

2、在瓶頸部分設置多條相同流水段,并行處理。對付流水段的處理時間過長,還有另外一種方法,那就是把瓶頸流水段用多個相同的并聯流水段代替,在前面設一個分派單元來對各條流水段的任務進行分派。仍然假設瓶頸流水段的處理時間是△3T,那么經過3條并聯流水段的同時處理,實際需要的時間只是△T。這樣,就達到了縮短流水段處理時間,但這種方法比較少以采用,因為要3段相同的流水段并聯,成本較高,而且,分派單元會比較麻煩處理。

加速比
是指某一流水線如果采用串行模式之后所用的時間T0和采用流水線模式后所用時間T的比值,數值越大,說明這條流水線的工作安排方式越好。

效率
使用效率:指流水線中,各個部件的利用率。由于流水線在開始工作時存在建立時間;在結束時存在排空時間,各個部件不可能一直在工作,總有某個部件在某一個時間處于閑置狀態。用處于工作狀態的部件和總部件的比值來說明這條流水線的工作效率。


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