CPU流水线指令「建议收藏」

CPU流水线指令「建议收藏」CPU流水线指令执行示意图增加流水线深度,其实是有性能成本的。每增加一级流水线,就要多一级写入到流水线寄存器的操作。单纯地增加流水线级数,不仅不能提升性能,反而会有更多的overhead的开销。所以,设计合理的流水线级数也是现代CPU中非常重要的一点。我们其实并不能简单地通过CPU的主频,就来衡量CPU乃至计算机整机的性能。因为不同的CPU实际的体系架构和实现都不一样。同样的CPU主…

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CPU流水线指令执行示意图
在这里插入图片描述
增加流水线深度,其实是有性能成本的。
每增加一级流水线,就要多一级写入到流水线寄存器的操作。

在这里插入图片描述
单纯地增加流水线级数,不仅不能提升性能,反而会有更多的overhead的开销。所以,设计合理的流水线级数也是现代CPU中非常重要的一点。

我们其实并不能简单地通过CPU的主频,就来衡量CPU乃至计算机整机的性能。因为 不同的CPU实际的体系架构和实现都不一样。同样的CPU主频,实际的性能可能差别很大。所以,在工业界,更好的衡量方式通常是,用SPEC这样的跑分程序,从多个不同的实际应用场景,来衡量计算机的性 能。

超长流水线缺点:

  1. 功耗大
  2. 若后一个指令需要依赖前一个指令的完成,那么流水线技术和单指令周期CPU所要花费的时间是一样的。(冒险问题)

要想解决好冒险的依赖关系问题,我们需要引入乱序执行、分支预测等技术
IPC(Instruction Per Cycle):衡量CPU执行指令的效率。(CPI(Cycle Per Instruction)的倒数)

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