С1 С2 С3 С4 С5

С1 1 2 3 4 5 6 7 8 9

С2 1 2 3 4 5 6 7 8

С3 1 2 3 4 5 6 7 ...

С4 1 2 3 4 5 6

С5 1 2 3 4 5

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Час

Рис. 2.1. Конвеєр з 5 стадій (а); стан кожної стадії в залено

сті від кількості пройдених циклів (б). (Показано 9 циклів)

На рис. 2.1, б зображено, як діє конвеєр у часі. Під час циклу 1 стадія С1 працює над командою 1, викликаючи її з пам'яті. Під час циклу 2 стадія С2 декодує команду 1, у той час як стадія С1 викликає з пам'яті команду 2. Під час циклу 3 стадія СЗ викликає операнди для команди 1, стадія С2 декодує команду 2, а стадія С1 викликає третю команду. Під час циклу 4 стадія С4 виконує команду 1, С3 викликає операнди для команди 2, С2 декодує команду 3, а С1 викликає команду 4. Нарешті, під час п'ятого циклу С5 записує результат виконання команди 1 назад у регістр, тоді як інші стадії працюють над наступними командами.

Припустимо, що час циклу в цієї машини 2 нс. Тоді для того, щоб одна команда пройшла через весь конвеєр, потрібно 10 нс. На перший погляд може показатися, що такий комп'ютер може виконувати 100 млн команд у секунду, у дійсності ж швидкість його роботи є набагато вищою. Під час кожного циклу (2 нс) завершується виконання однієї нової команди, тому машина виконує не 100 млн, а 500 млн команд у секунду.

Конвеєри дозволяють знайти компроміс між часом очікування (скільки часу займає виконання однієї команди) і пропускною здатністю процесора (скільки мільйонів команд у секунду виконує процесор). Якщо час циклу складає Т нс, а конвеєр містить п стадій, то час очікування складе п Т нс, а пропускна здатність – 1000/Т млн команд у секунду.

Поиск по сайту: