什么是流水线

1、什么是流水线（pipeline）？

流水线是指在重复执行一项任务时，我们可以把它细分成很多小任务，让这些小任务重叠执行，来提高整体的运行效率。

2、CPU的流水线技术

CPU执行指令的时候，也是流水线的原理。首先它把一条指令的执行，拆分成五个部分：取指令、解码、取数据，运算和写结果。前三步由控制器来做，后两步由运算器完成。那流水线模型用在这里就是，当控制前执行完一条指令的前三步之后，并不是等运算器执行完后两部才继续工作，而是马上开始着手执行下一条指令的前三步。这样所有指令一条一条进来，运算器和控制器同时工作，互不干扰，大大提高了CPU的运行速度。

3、应用程序的流水线技术

例如，你现在拍了很多照片，准备上传到朋友圈。每张图片上传到微信的服务器，程序上需要经过几个步骤：先从你的sd卡上读出来，然后压缩，最后通过网络上传。第一步主要由sd卡来完成，速度取决于你的sd卡读取速度。第二部由CPU来做，CPU越强速度越快。网络上传当然考验的是你的网速。这样一个流水线的模型就出来了。sd卡读取完一张图片交给CPU做压缩，这时候sd卡不要闲着，可以立马读下一张。CPU做完压缩交给网卡上传，就可以进行下一张的压缩了。整个过程就像流水一样，源源不断，提升了效率。

——部分内容整理自网络——

为提高处理器执行指令的效率，把一条指令的 *** 作分成多个细小的步骤，每个步骤由专门的电路完成。举个例子： 例如一条指令要执行要经过3个阶段：取指令、译码、执行，每个阶段都要花费一个机器周期，如果没有采用流水线技术，那么这条指令执行需要3个机器周期；如果采用了指令流水线技术，那么当这条指令完成“取指”后进入“译码”的同时，下一条指令就可以进行“取指”了，这样就提高了指令的执行效率。

指令步骤的并行。常见的六级流水线将指令流的处理过程划分为取指、译码、计算 *** 作数地址、取 *** 作数、执行指令、写 *** 作数等几个并行处理的过程段。这就是指令6级流水时序。在这个流水线中，处理器有六个 *** 作部件，同时对这六条指令进行加工，加快了程序的执行速度。目前，几乎所有的高性能计算机都采用了指令流水线。

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