流水线

1. 流水线的基本概念

1.1 流水线是指在程序执行时多条指令进行重叠进行操的一种准并行处理实现技术。各种部件同时处理是针对不同指令而言的,它们可同时为多条指令的不同部分进行工作,以提高各部件的利用率和指令的平均执行速度。

1.2流水线周期以及流水线执行时间计算

流水线周期为执行时间最长的一段,即完成一个任务中最耗时的部分为流水线周期;

(理论公式)流水线计算公式为:1条指令执行时间+(指令条数-1)×流水线周期

(实践公式)段数×流水线周期+(指令条数-1)×流水线周期

1.3 流水线吞吐率计算

流水线的吞吐率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。

公式:TP=指令条数/流水线执行时间

流水线最大的吞吐率:TP max=1/时间周期

1.4 流水线加速比的计算

完成同一批任务,不使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,

公式:S=不使用流水线执行时间/使用流水执行时间

1.5 流水线的效率计算

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,

公式:E=n个任务占用的时空区/k个流水段的总的时空区(时空区指令数×单个指令耗时/总时空区时间×单个指令段数)

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