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知识路径： > 信息系统工程技术知识 > 计算机技术知识与网络知识 > 计算机系统功能、组成、及其相互关系 > 计算机体系结构 >
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相关知识点：3个
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本知识点的重点在于理解流水线的概念、性能，以及有关参数的计算。
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流水线技术是通过并行硬件来提高系统性能的常用方法，它其实是一种任务分解的技术，把一件任务分解为若干顺序执行的子任务，不同的子任务由不同的执行机构来负责执行，而这些执行机构可以同时并行工作。
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假定有某种类型的任务，共可分成n个子任务，每个子任务需要时间t，则完成该任务所需的时间即为n×t。若以传统的方式，则完成k个任务所需的时间是k×n×t；而使用流水线技术执行，则花费的时间是n×t+（k-1）×t。也就是说，除了第一个任务需要完整的时间外，其他任务都通过并行，节省下了大量的时间，只需一个子任务的单位时间就够了。
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如果每个子任务所需的时间不同，则其速度取决于其执行顺序中最慢的那个（也就是流水线周期值等于最慢的那个指令周期），要根据实际情况进行调整。
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例如，若指令流水线把一条指令分为取指、分析和执行三部分，且三部分的时间分别是取指2ns，分析2ns，执行1ns。那么，最长的子任务是2ns，因此100条指令全部执行完毕需要的时间就是（2+2+1）+（100-1）×2=203ns。
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流水线的关键在于“重叠执行”，因此如果这个条件不能够满足，流水线就会被破坏。这种破坏主要来自于以下三种情况。
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（1）转移指令。因为前面的转移指令还没有完成，流水线无法确定下一条指令的地址，因此也就无法向流水线中添加这条指令。从这里的分析可以看出，无条件跳转指令是不会影响流水线的。
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（2）共享资源访问的冲突。也就是后一条指令需要使用的数据与前一条指令发生冲突，或者相邻的指令使用了相同的寄存器，这也会使得流水线失败。
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（3）响应中断。当有中断请求时，流水线也会停止。对于这种情况有两种响应方式：一种是立即停止（精确断点法），能够立即响应中断；另一种是流水线中的指令继续执行，不再新增指令到流水线（不精确断点法）。
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