خط الأنابيب هو جزء في المعالج يزيد من أدائه بشكل كبير ، تمامًا كما يفعل خط التجميع في المصنع. تم تصميم كل جزء من خط الأنابيب بشكل متعمد لتسريع سرعات المعالجة ، وذلك لأداء مهمة واحدة محددة ، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر يقتصر على تعليمات فك التشفير ، أو جلب التعليمات أو الحجج ، أو إجراء العمليات الحسابية ، أو حتى تخزين نتائج عملية حسابية بسيطة أو معالجة. كل جزء من هذه المقاطع مستقل تمامًا ، مما يعني أنه يمكن أن تعمل المقاطع المختلفة في نفس الوقت ، بأي ترتيب أو مجموعة ضرورية لأي مجموعة من المهام.
يشرح Technipages خط الأنابيب
يحقق هذا بشكل فعال تأثير قدرة المعالج على معالجة تعليمات متعددة في وقت واحد. لفترة طويلة ، لم يكن هذا ممكنًا ، لذلك عندما تم دمج خطوط الأنابيب الأولى في المعالجات الدقيقة ، كان من الممكن تحقيق قفزة هائلة في سرعة المعالجة. من الممكن الآن للمعالج أن يكون لديه أكثر من خط أنابيب واحد في وقت واحد - كل سطر قادر على نفس الأشياء ، ويضم مجموعات متطابقة من الأجزاء المميزة التي يمكنها معالجة المهام.
عندما يتميز المعالج بأكثر من خط أنابيب واحد في نفس الوقت ، يُشار إلى ذلك باسم بنية superscalar. تعد زيادة السرعة من خلال كل خط أنابيب مضاف أمرًا مهمًا - فالقدرة على معالجة تعليمات متعددة بخطوات صغيرة يتم تنفيذها في نفس الوقت لها تأثير كبير. استعادة البيانات وتنفيذها وإعادة كتابتها إلى الذاكرة هي العملية التي تمر بها المعالجات الدقيقة - ومع ذلك ، مثلها مثل خط تجميع المصنع ، أتاحت خطوط الأنابيب زيادة كبيرة في إنتاجية المعدات الحديثة أجهزة الكمبيوتر. عادةً ما تتميز خطوط الأنابيب الحديثة بما يزيد قليلاً عن اثنتي عشرة خطوة - أي أكثر من اثني عشر مقطعًا منفصلاً قادرًا على العمل بشكل متزامن.
الاستخدامات الشائعة لخط الأنابيب
- تعد خطوط الأنابيب خطوة مهمة في السرعة من المعالجات التي لم تتميز بأقسام معالجة مجزأة.
- تعمل البنية الفائقة السرعة في المعالجات - خطوط أنابيب متعددة لكل معالج - على زيادة الزيادة الهائلة في الإنتاجية التي جلبها خط أنابيب واحد فقط إلى الحوسبة.
- يعتمد استخدام خطوط الأنابيب في بنية المعالج الحديثة على أكثر من عشرة أجزاء تتفاعل بنجاح في كل مرة يتم فيها إرسال شيء ما عبر خط الأنابيب.
إساءة استخدام خطوط الأنابيب الشائعة
- تصف خطوط الأنابيب في المعالجات العملية التي تنتقل خلالها التعليمات أثناء تنفيذها ، واحدًا تلو الآخر.