软件架构师笔记(流水线)

流水线技术:把一个任务分解为若干顺序执行的子任务,每个子任务由不同的执行机构负责执行,机构可以并行工作。
在任意时刻,一个任务只会占用一个执行机构,这样就可以多个任务同时执行,提高工作效率

流水线周期

流水线应用的过程中,任务分为N个阶段,其中最耗时的时间为流水线周期
如:使用流水线技术执行 100 条指令,每条指令取指 2ms,分析 4ms,执
行 1ms,则流水线周期为 4ms。

流水线执行时间

如果完成一个流程任务完成时间是 t ,有n 个流程 时间就是 nt ,则完成k个任务的时间就是knt
在流水线中,不同阶段可以同时执行,除了第一个任务需要花全部时间 t = (t1+t2+。。。tn),其余任务(k-1) 只用花 流水线的周期时间 T
公式就是
(t1+t2+。。。tn)+(k-1)T 如果没有答案
可以用
实际流水线时间 = n*T+(k-1)T

例:

某计算机系统,一条指令的执行需要经历取指(2ms)、分析(4ms)、执行(1ms)
三个阶段,现要执行 100 条指令,利用流水线技术需要多长时间?
理论上来说,1 条指令的执行时间为:2ms+4ms+1ms=7ms。
所以:理论流水线执行时间=2ms+4ms+1ms+(100-1)*4=403ms。

而实际上,真正做流水线处理时,考虑到处理的复杂性,会将指令的每个执行阶段的时
间都统一为流水线周期,即 1 条指令的执行时间为:4ms+4ms+4ms=12ms。 所以:实际流
水线执行时间=4ms+4ms+4ms+(100-1)*4=408ms。

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

吞吐率公式:TP = k\ Tk 指令条数 除以 流水线时间
假设,现实中每个流水线任务耗时相同 得到如下的公式: k/(nt+(k-1)t) = k/(n+k-1)t
t:完成一个流程需要的时间,n :流程数,k:任务数

最大吞吐率 (k驱近无穷) n是常量就可以忽略 于是 公式就会变为 1\t

流水线的加速比

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:
s=T0\Tk
T0 :顺序执行所用的时间
Tk:使用流水线执行的时间

如果流水线各个流水段的时间相同
加速比
s = knt / (n+k-1)t = nk/n+k-1
k:任务数
n:流水线阶段数

如果任务很多 ,k无穷大 忽略n 和 1
最大加速比为:
s = n

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 213,335评论 6 492
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 90,895评论 3 387
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 158,766评论 0 348
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 56,918评论 1 285
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 66,042评论 6 385
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,169评论 1 291
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,219评论 3 412
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,976评论 0 268
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,393评论 1 304
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,711评论 2 328
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,876评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,562评论 4 336
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,193评论 3 317
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,903评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,142评论 1 267
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,699评论 2 362
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,764评论 2 351

推荐阅读更多精彩内容