컴퓨터 CPU 파이프라인이란 무엇입니까?

CPU 파이프라인은 컴퓨터 중앙 처리 장치(CPU)의 일련의 처리 단계입니다. 단계는 일반적으로 가져오기, 디코딩, 실행 및 쓰기 저장입니다. 파이프라인은 대부분의 CPU의 기본 설계 요소이며 그 목적은 성능을 향상시키는 것입니다. 명령 처리를 별도의 단계로 나누면 CPU는 여러 명령을 동시에 처리할 수 있습니다. 이것은 병렬 처리 또는 병렬 처리로 알려져 있으며 상당한 성능 향상이 될 수 있습니다. 그러나 복잡성이 증가하고 명령을 잘못된 순서로 실행해야 하는 경우 지연(파이프라인 중단이라고 함)이 발생할 수 있습니다.

이번 포스팅에서 설명드리겠습니다 컴퓨터 프로세서 파이프라인이란 무엇입니까? . 중앙 처리 장치(Central Processing Unit의 줄임말)는 컴퓨터의 중요한 부분으로 뇌처럼 기능합니다. 그리고 우리는 이미 그것을 알고 있습니다. 그러나 우리가 모를 수도 있는 것은 CPU를 효율적으로 만드는 기술입니다. 이러한 기술 중 하나는 파이프라이닝 . 당신이 알고 싶다면 파이프라인 CPU란 무엇이며 파이프라이닝이 CPU 성능을 향상시키는 방법 그런 다음 이 게시물을 읽으십시오.

컴퓨터 CPU 파이프라인이란 무엇입니까?

컴퓨터 과학에서 명령어는 프로그램이 중앙 프로세서에 제공하는 명령입니다. CPU가 이해하고 실행하는 기계어 코드로 구성됩니다. 예를 들면 |_+_| RAM에 정보를 저장하도록 CPU에 지시하는 데 사용되는 명령입니다. 파이프라이닝은 기술이다 최신 프로세서 개발에 사용됩니다. 이것 전체 명령 처리량 증가 (초당 실행되는 명령의 수) 명령을 CPU가 병렬로 처리할 수 있는 하위 작업으로 나눔으로써.

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파이프라인 프로세서란 무엇입니까?

파이프라인 CPU는 파이프라이닝 원칙에 따라 작동하며 일련의 명령을 여러 하위 작업으로 나누고 각 하위 작업은 하나의 작업을 수행합니다. 파이프라인에는 2개의 끝점: 입구 및 출구 . 한 하위 작업의 출력이 다음 하위 작업의 입력에 연결되는 방식으로 여러 하위 작업이 이러한 끝 사이에 누적됩니다. 따라서 파이프라인 CPU는 동시에 둘 이상의 하위 작업을 실행합니다.

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파이프라이닝은 프로세서 성능을 어떻게 개선합니까?

일반적으로 CPU는 다음과 같은 경우 명령을 중단할 수 있습니다. 4개의 하위 작업 (매우 기본적인 수준에서):

• 가져오다 – 메모리에서 명령을 가져옵니다.
• 풀다 - 디코딩 지침.
• 다하다 - 지시 실행.
• 쓰다 – 결과를 다시 메모리에 기록합니다.

이제 가정 CPU에는 이러한 각 하위 작업을 수행하는 전용 블록이 있습니다. . 하나의 블록이 하위 작업을 실행하는 동안 나머지 CPU 블록은 그 시간 동안 아무 일도 하지 않고 유휴 상태가 됩니다. 파이프라이닝은 대기 중인 다른 명령을 처리하는 데 사용하여 이러한 유휴 장치를 활용합니다.

예를 들어 이것을 이해합시다. 다음 그림을 보십시오.

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위의 그림은 파이프라인되지 않은 CPU 환경과 파이프라인된 CPU 환경에서 두 개의 명령 세트가 실행되는 방식을 보여줍니다. 보시다시피 파이프라인이 아닌 CPU는 2개의 명령을 실행하는 데 8주기가 걸리는 반면 파이프라인 CPU는 동일한 명령 세트를 단 5주기에 실행합니다.

자세히 살펴보면 파이프라인 CPU는 Fetch 블록을 사용하여 두 번째 명령의 첫 번째 하위 작업을 실행하는 반면 Decode 블록은 이미 첫 번째 명령의 두 번째 하위 작업을 실행하고 있습니다. 따라서 첫 번째 블록과 동시에 두 번째 블록을 사용합니다. 그렇지 않으면 비파이프라인 환경에서 유휴 상태가 됩니다.

따라서 주어진 명령어 집합의 실행 속도를 높이면 프로세서 속도가 빨라집니다. 파이프라이닝이 프로세서 효율성을 향상시키는 방법은 다음과 같습니다. 여기서 주목해야 할 중요 사항 파이프라이닝은 프로세서가 명령을 실행하는 데 걸리는 시간을 줄이지 않는다는 것입니다. 오히려 CPU가 동시에 처리할 수 있는 명령의 수가 증가합니다. 따라서 하위 작업의 수를 늘리는 것이 실제로 파이프라인 CPU가 비파이프라인 CPU보다 더 빠르다는 것을 의미하지는 않습니다. 실제로 비파이프라인 CPU는 관련된 파이프라인 단계 수(하위 작업 수)에 따라 파이프라인 CPU보다 단일 명령을 실행하는 데 시간이 덜 걸릴 수 있습니다.

위의 설명을 통해 컴퓨터의 CPU 파이프라인이 무엇인지 명확해졌으면 합니다. 의심스러운 점이 있으면 아래 의견 섹션에서 공유하십시오.

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파이프라이닝이 프로세서 성능을 개선합니까?

파이프라인 아키텍처는 프로세서 주기당 처리되는 명령 수를 늘립니다. 명령 처리량을 증가시켜 CPU의 전반적인 성능을 향상시킵니다. 그러나 명령어 세트가 복잡한 명령어(예: 분기 명령어)로 구성된 경우 CPU는 다음 명령어를 어디에서 읽을지 미리 알지 못하므로 현재 명령어가 완전히 실행될 때까지 기다려야 합니다. 이러한 경우 파이프라인 아키텍처는 CPU 효율성을 제공하지 못할 수 있습니다.

파이프라이닝이 실행 시간을 증가시키나요?

파이프라이닝은 각 클록 주기에서 동시에 실행되는 명령의 수를 늘립니다. 그러나 이것이 반드시 단일 명령을 실행하는 데 걸리는 시간을 증가시키는 것은 아닙니다. 예를 들어, 파이프라이닝은 순차 실행을 다른 경로로 전환하는 분기 명령을 실행하는 데 적합하지 않습니다. 브랜치의 문제를 해결하기 위해 적절한 방법을 도입하지 않는 한 이러한 해체는 파이프라인을 중단하거나 완전히 정리할 수 있습니다.

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