ไปป์ไลน์ CPU ของคอมพิวเตอร์คืออะไร

ไปป์ไลน์ของ CPU เป็นชุดของขั้นตอนการประมวลผลในหน่วยประมวลผลกลาง (CPU) ของคอมพิวเตอร์ ขั้นตอนโดยทั่วไปคือการดึงข้อมูล ถอดรหัส ดำเนินการ และเขียนกลับ ไปป์ไลน์เป็นองค์ประกอบการออกแบบพื้นฐานของ CPU ส่วนใหญ่ และจุดประสงค์คือเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ การแบ่งการประมวลผลคำสั่งออกเป็นขั้นตอนต่างๆ ทำให้ CPU สามารถประมวลผลคำสั่งหลายคำสั่งพร้อมกันได้ สิ่งนี้เรียกว่าการทำงานแบบขนานหรือการประมวลผลแบบขนาน และมันสามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้อย่างมาก อย่างไรก็ตาม มันมาพร้อมกับความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้น และอาจทำให้เกิดความล่าช้า (เรียกว่าไปป์ไลน์หยุดทำงาน) หากจำเป็นต้องดำเนินการตามคำสั่ง

ในโพสต์นี้เราจะอธิบาย ไปป์ไลน์ตัวประมวลผลของคอมพิวเตอร์คืออะไร . หน่วยประมวลผลกลาง (ย่อมาจาก Central Processing Unit) เป็นส่วนสำคัญของคอมพิวเตอร์ ทำงานเหมือนสมอง และเรารู้แล้ว แต่สิ่งที่เราอาจไม่รู้คือเทคนิคที่ทำให้ CPU มีประสิทธิภาพ หนึ่งในเทคนิคเหล่านี้คือ ท่อส่ง . ถ้าคุณต้องการที่จะรู้ว่า ซีพียูไปป์ไลน์คืออะไรและไปป์ไลน์ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของซีพียูอย่างไร จากนั้นอ่านโพสต์นี้

ไปป์ไลน์ CPU ของคอมพิวเตอร์คืออะไร

ในวิทยาการคอมพิวเตอร์ คำสั่งคือคำสั่งที่กำหนดโดยโปรแกรมไปยังโปรเซสเซอร์กลาง ประกอบด้วยรหัสภาษาเครื่องที่ CPU เข้าใจและดำเนินการ ตัวอย่างเช่น |_+_| เป็นคำสั่งที่ใช้บอกให้ซีพียูเก็บข้อมูลไว้ในแรม การวางท่อเป็นเทคนิค ใช้ในการพัฒนาโปรเซสเซอร์สมัยใหม่ นี้ เพิ่มทรูพุตคำสั่งโดยรวม (จำนวนคำสั่งที่ดำเนินการต่อวินาที) โดยแบ่งคำสั่งเป็นงานย่อยที่ CPU สามารถประมวลผลแบบขนานได้

fltmgr.sys

ตัวประมวลผลไปป์ไลน์คืออะไร?

CPU แบบไปป์ไลน์ทำงานบนหลักการของไปป์ไลน์ โดยแบ่งชุดคำสั่งออกเป็นงานย่อยหลายงาน โดยที่งานย่อยแต่ละงานจะดำเนินการหนึ่งงาน ท่อส่งมี 2 จุดสิ้นสุด: เข้าและออก . งานย่อยหลายงานถูกสะสมระหว่างส่วนปลายเหล่านี้ในลักษณะที่เอาต์พุตของงานย่อยหนึ่งเชื่อมต่อกับอินพุตของงานย่อยถัดไป ดังนั้น CPU ไปป์ไลน์จึงรันงานย่อยมากกว่าหนึ่งงานในเวลาเดียวกัน

แอพ twitter ที่ดีที่สุดสำหรับ windows 10

อ่านเพิ่มเติม: คำอธิบายประเภทของโทโพโลยีในเครือข่ายคอมพิวเตอร์ .

การไปป์ไลน์ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของโปรเซสเซอร์ได้อย่างไร

โดยทั่วไป CPU สามารถทำลายคำสั่งได้ในกรณีต่อไปนี้ 4 งานย่อย (ในระดับพื้นฐานมาก):

• นำมา - ดึงคำสั่งจากหน่วยความจำ
• ถอดรหัส - คำแนะนำในการถอดรหัส
• เติมเต็ม - การดำเนินการตามคำแนะนำ
• เขียน - เขียนผลลัพธ์กลับไปยังหน่วยความจำ

ตอนนี้สมมติว่า CPU มีบล็อกเฉพาะเพื่อดำเนินการแต่ละงานย่อยเหล่านี้ . ในขณะที่บล็อกหนึ่งกำลังเรียกใช้งานย่อย บล็อก CPU ที่เหลือจะไม่ได้ใช้งาน และไม่ทำอะไรเลยในช่วงเวลานั้น การวางท่อใช้ประโยชน์จากหน่วยที่ไม่ได้ใช้งานเหล่านี้โดยใช้มันเพื่อประมวลผลคำสั่งอื่นๆ ที่อยู่ในคิว

ลองทำความเข้าใจกับตัวอย่างนี้ ดูรูปต่อไปนี้:

camstudio โอเพ่นซอร์ส

รูปด้านบนแสดงวิธีการดำเนินการชุดคำสั่งสองชุดในสภาพแวดล้อม CPU ที่ไม่ใช่ไปป์ไลน์และในสภาพแวดล้อม CPU แบบไปป์ไลน์ อย่างที่คุณเห็น CPU แบบไม่ไปป์ไลน์ใช้เวลา 8 รอบในการดำเนินการ 2 คำสั่ง ในขณะที่ CPU แบบไปป์ไลน์ดำเนินการชุดคำสั่งเดียวกันในเวลาเพียง 5 รอบ

เมื่อมองอย่างใกล้ชิด CPU ที่อยู่ในท่อกำลังใช้บล็อก Fetch เพื่อดำเนินการงานย่อยแรกของคำสั่งที่สอง ในขณะที่บล็อก Decode กำลังดำเนินการงานย่อยที่สองของคำสั่งแรกอยู่แล้ว ดังนั้นจึงใช้บล็อกที่สองในเวลาเดียวกันกับบล็อกแรก ซึ่งมิฉะนั้นจะไม่มีการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีท่อส่ง

การเพิ่มความเร็วในการดำเนินการของชุดคำสั่งที่กำหนดจึงเป็นการเพิ่มความเร็วของโปรเซสเซอร์ และนี่คือวิธีที่ระบบไปป์ไลน์ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของโปรเซสเซอร์ สิ่งสำคัญที่ควรทราบที่นี่ คือการวางท่อไม่ได้ลดเวลาที่โปรเซสเซอร์ใช้ในการดำเนินการตามคำสั่ง แต่จะเพิ่มจำนวนคำสั่งที่ CPU สามารถประมวลผลได้ในเวลาเดียวกัน ดังนั้นการเพิ่มจำนวนงานย่อยไม่ได้หมายความว่า CPU แบบไปป์ไลน์จะเร็วกว่า CPU ที่ไม่ได้ไปป์ไลน์ ในความเป็นจริง CPU ที่ไม่ใช่ไปป์ไลน์อาจใช้เวลาในการดำเนินการคำสั่งเดียวน้อยกว่า CPU ที่มีไปป์ไลน์ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับจำนวนของขั้นตอนไปป์ไลน์ที่เกี่ยวข้อง (จำนวนของงานย่อย)

ฉันหวังว่าคำอธิบายข้างต้นจะทำให้ชัดเจนว่า CPU ไปป์ไลน์ของคอมพิวเตอร์คืออะไร หากคุณมีข้อสงสัยโปรดแบ่งปันในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง

ข้อผิดพลาด 0x80073701

การวางท่อช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของโปรเซสเซอร์หรือไม่

สถาปัตยกรรมไปป์ไลน์เพิ่มจำนวนคำสั่งที่ประมวลผลต่อรอบโปรเซสเซอร์ การเพิ่มปริมาณงานของคำสั่งจะเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของ CPU อย่างไรก็ตาม หากชุดคำสั่งประกอบด้วยคำสั่งที่ซับซ้อน (เช่น คำสั่งสาขา) CPU จะไม่รู้ล่วงหน้าว่าจะอ่านคำสั่งถัดไปที่ใด และต้องรอจนกว่าคำสั่งปัจจุบันจะถูกดำเนินการอย่างสมบูรณ์ ในกรณีดังกล่าว สถาปัตยกรรมแบบไปป์ไลน์อาจไม่ให้ประสิทธิภาพของ CPU

การวางท่อเพิ่มเวลาดำเนินการหรือไม่

การวางท่อเพิ่มจำนวนคำสั่งที่ดำเนินการพร้อมกันในแต่ละรอบสัญญาณนาฬิกา แต่สิ่งนี้ไม่จำเป็นต้องเพิ่มเวลาที่ใช้ในการดำเนินการคำสั่งเดียว ตัวอย่างเช่น การไปป์ไลน์ไม่เหมาะสำหรับการดำเนินการตามคำสั่งสาขา ซึ่งจะเบี่ยงเบนการดำเนินการตามลำดับไปยังเส้นทางอื่น ความระส่ำระสายนี้สามารถทำลายท่อส่งหรือทำความสะอาดได้อย่างสมบูรณ์ เว้นแต่จะมีการแนะนำวิธีการที่เหมาะสมในการแก้ปัญหาเกี่ยวกับสาขา

อ่านเพิ่มเติม: วิธีจำกัดการใช้งาน CPU สำหรับกระบวนการใน Windows .