Eine Pipeline ist ein Segment in einem Prozessor, das seine Leistung drastisch erhöht, genauso wie es ein Fließband in einer Fabrik tut. Bewusst entworfen, um die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu beschleunigen, ist jedes Segment der Pipeline für die Ausführung einer bestimmten Aufgabe optimiert, einschließlich, aber nicht beschränkt auf das Decodieren von Anweisungen, das Abrufen von Anweisungen oder Argumenten, das Ausführen arithmetischer Operationen oder sogar das Speichern der Ergebnisse einer einfachen Berechnung oder Prozess. Jedes dieser Segmente ist völlig unabhängig, was bedeutet, dass verschiedene Segmente gleichzeitig arbeiten können, in jeder Reihenfolge oder Kombination, die für jeden Aufgabenbereich erforderlich ist.
Technipages erklärt Pipeline
Dadurch wird effektiv der Effekt erreicht, dass der Prozessor mehrere Befehle gleichzeitig verarbeiten kann. Dies war lange Zeit nicht möglich, und als die ersten Pipelines in Mikroprozessoren eingebaut wurden, war ein enormer Sprung in der Verarbeitungsgeschwindigkeit möglich. Jetzt ist es sogar möglich, dass ein Prozessor mehr als eine Pipeline gleichzeitig hat – jede Linie ist in der Lage, die gleichen Dinge zu leisten und verfügt über identische Sätze unterschiedlicher Segmente, die Aufgaben verarbeiten können.
Verfügt ein Prozessor gleichzeitig über mehr als eine Pipeline, spricht man von einer superskalaren Architektur. Die Geschwindigkeitssteigerung durch jede hinzugefügte Pipeline ist erheblich – die Möglichkeit, mehrere Anweisungen in kleinen Schritten gleichzeitig zu verarbeiten, hat einen großen Einfluss. Das Abrufen, Ausführen und Zurückschreiben von Daten in den Speicher ist der Prozess, den Mikroprozessoren durchlaufen – ähnlich wie bei einem Fließband in einer Fabrik ermöglichten Pipelines jedoch eine deutliche Produktivitätssteigerung für moderne Computers. Moderne Pipelines weisen in der Regel etwas mehr als ein Dutzend Schritte auf – also mehr als ein Dutzend separater Segmente, die gleichzeitig arbeiten können.
Allgemeine Verwendungen von Pipeline
- Pipelines sind eine deutliche Steigerung der Geschwindigkeit von Prozessoren, die nicht über segmentierte Verarbeitungsabschnitte verfügten.
- Superskalare Architektur in Prozessoren – mehrere Pipelines pro Prozessor – steigern die enorme Produktivitätssteigerung, die selbst nur eine einzige Pipeline für das Computing brachte.
- Die Verwendung von Pipelines in der modernen Prozessorarchitektur beruht darauf, dass jedes Mal, wenn etwas durch die Pipeline gesendet wird, über ein Dutzend Segmente erfolgreich interagieren.
Häufiger Missbrauch von Pipeline
- Pipelines in Prozessoren beschreiben den Prozess, den Anweisungen durchlaufen, während sie einzeln ausgeführt werden.