A csővezeték egy olyan szegmens a processzorban, amely drámai módon növeli a teljesítményét, ugyanúgy, mint egy összeszerelő sor egy gyárban. Szándékosan a feldolgozási sebesség felgyorsítására tervezték, a folyamat minden egyes szegmense egy adott feladat elvégzésére van optimalizálva, beleértve, de nem utasítások dekódolására, utasítások vagy argumentumok lekérésére, aritmetikai műveletek végrehajtására, vagy akár egy egyszerű számítás eredményeinek tárolására korlátozódik, ill. folyamat. Ezen szegmensek mindegyike teljesen független, ami azt jelenti, hogy különböző szegmensek működhetnek egyidejűleg, bármilyen sorrendben vagy kombinációban, amely bármely feladatsorhoz szükséges.
Technipages Explains Pipeline
Ezzel hatékonyan érhető el az a hatás, hogy a processzor egyszerre több utasítást is képes feldolgozni. Sokáig ez nem volt lehetséges, így amikor az első pipeline-eket beépítették a mikroprocesszorokba, hatalmas ugrás volt lehetséges a feldolgozási sebességben. Mostantól még az is lehetséges, hogy egy processzor egynél több csővezetékkel rendelkezzen – mindegyik sor ugyanazokra a dolgokra képes, és a feladatokat feldolgozni képes, különböző szegmensek azonos készleteit tartalmazza.
Ha egy processzor egynél több folyamatot tartalmaz egyszerre, ezt szuperskaláris architektúrának nevezik. A sebességnövekedés minden egyes hozzáadott csővezetéken keresztül jelentős – az egyidejűleg végrehajtott több utasítás kis lépésekben történő feldolgozásának óriási hatása van. Az adatok lekérése, végrehajtása és visszaírása a memóriába az a folyamat, amelyen a mikroprocesszorok keresztülmennek – a gyári összeszerelő sorokhoz hasonlóan azonban a csővezetékek lehetővé tették a modern termékek termelékenységének jelentős növelését számítógépek. A modern csővezetékek általában valamivel több mint egy tucat lépcsőt tartalmaznak – vagyis több mint egy tucat különálló, egyidejűleg működő szegmensből állnak.
A csővezeték általános felhasználási módjai
- A csővezetékek jelentősen növelik a sebességet azokhoz a processzorokhoz képest, amelyek nem tartalmaztak szegmentált feldolgozási szakaszokat.
- Szuperskaláris architektúra a processzorokban – processzoronként több csővezeték – megnöveli azt a hatalmas termelékenységnövekedést, amelyet egyetlen csővezeték is jelent a számítástechnikában.
- A folyamatok használata a modern processzorarchitektúrában több mint egy tucat szegmensen múlik, amelyek sikeresen kölcsönhatásba lépnek minden alkalommal, amikor valamit küldenek a folyamaton keresztül.
Gyakori visszaélések a csővezetékekkel
- A processzorok folyamatai azt a folyamatot írják le, amelyen az utasítások végrehajtásuk közben egyenként haladnak keresztül.